《自然》杂志每期内容精选

chemytwei

12月6日《自然》内容精选
纪念夏威夷大气二氧化碳测量工作50周年

  近50年前的1958年3月，似乎一切都跟平常一样，但Charles Keeling及其同事在夏威夷的冒纳罗亚火山上开始了对大气中二氧化碳的一系列测量活动。他们获得的结果现在终于引起了世界的注意。本期Nature封面上刊登的是根据他们的测量结果绘制出的“Keeling曲线”。冒纳罗亚火山测量结果是世界上关于大气中二氧化碳浓度的最长的连续记录。他们所记录的二氧化碳浓度的持续上升现在构成气候科学及经济和政治决策方面被人们接受的背景。冒纳罗亚火山测量记录除了其本身就是一个重要资源外，还凸显了地球监测研究计划的至关重要性。本期Nature发表了一系列关于今天正在进行的地球监测工作的新闻特写文章以及关于冒纳罗亚火山数据的历史文章，以纪念这项工作开始50周年。

  心脏病细胞疗法的新希望

  细胞疗法被认为对治疗心肌疾病有很大潜力。当前的临床实验目标是通过移植衰竭心脏中的自体骨骼肌或骨髓细胞来恢复收缩力，但这种方法迄今为止只取得有限的成功。现在，用患有实验诱导的心肌梗塞的小鼠所作的研究获得的发现表明，植入胎儿心肌细胞可很好地防止发生“室性心律失常”(心脏病患者的一个常见死因)。植入的细胞被心脏正常活动势激活，这些电耦合的细胞的植入为增加向梗塞心脏中的导入建立了通道。另外，conexin 43——一种在相邻细胞之间的“间隙部”所发现的蛋白也被发现与这种保护作用有关。令人吃惊的是，现在这种蛋白在骨骼肌细胞中的表达也能产生与胎儿心肌细胞相似的性质。这些结果让我们看到了基于细胞来治疗心脏病的一个新方法。

  地球为什么未能完全变成一个雪球

  “雪球地球”假说提出，地球在“新远古纪III”期间是完全被冰覆盖的。人们曾提出另一种假说，即“融雪球”假说，该假说将允许赤道地区的海洋状态与其他地区的雪球状态共存的情形描述为“融雪球”，但这个问题仍然有争议。Peltier等人利用模型对碳周期与气候系统在“新远古纪III”期间的耦合演化进行了研究。他们发现，当表面温度下降时，大气中的氧被吸收进海洋，加快了大量溶解的有机碳的重新矿化速度。这将导致大气中二氧化碳增加和温室变暖效应增强，使一个完全的雪球状态不能形成。

  信息素如何影响哺乳动物的行为

  我们关于信息素怎样影响动物行为的知识主要是基于对昆虫所做的研究工作。哺乳动物的行为要复杂得多，对它们来说信息素的作用仍不清楚。但在小鼠中，有证据表明，幼崽吃奶的行为、侵略性行为和交配行为等都受鼻腔中的神经元所探测到的信息素的影响，而现在Chamero等人报告说，他们发现“主要尿蛋白复合物”的蛋白成分是一个潜在的信息素配体，通过辅助嗅觉神经通道调控雄性之间的侵略行为。这项工作是在了解哺乳动物种内沟通方面和对这种行为所涉及的神经回路进行定性方面所取得的一项重要进展。

  早期月球的火山活动

  月球的起源和演化仍然是一个有争议的问题，一个引人注目的争议点是月海玄武岩火山活动开始和结束的时间。过去30年的研究工作表明，月海火山主要是在39亿年前结束的狂轰滥炸(陨石对月球的)之后出现的，因为多数已知的月海玄武岩(来自月球的陨石及返回的阿波罗和月球探测器样品)及遥感数据都表明，它们结晶的时间晚于39亿年前。但对月球陨石Kalahari 009中的矿物所进行的新的U-Pb测年研究给出月球玄武岩的年龄大致为43.5亿年。这表明火山活动早在43.5亿年前就开始了，相对来说是在月球形成和分化后不久，而Kalahari 009是我们的第一块来自月球的“cryptomare”的样品。

  宿主和寄生虫之间的“僵局”

  Lewis Carroll的作品Through The Looking Glass中的“红色女王”说，人必须跑得尽可能快才能呆在同一个地方。Leigh Van Valen将这一概念应用到宿主—寄生虫和捕食者—猎物互动关系中，在这些关系中，每个参与者都在以超过另一方所需速度尽可能快地演化。但怎样才能对这种所谓的“红色女王”动态随时间的变化进行跟踪呢？通过搅动一个池底的稀泥，研究人员找到了答案。水蚤Daphnia和它的一种微生物寄生虫都能在湖里的泥中以休眠状态存活很多年。在一项研究中，研究人员对来自比利时Heverlee的一个池塘底部沉积物中从休眠阶段苏醒的宿主和寄生虫与它们今天的后代进行了对比，发现寄生虫毒性随时间不断增强；但总体效应几乎没变：宿主和它们寄生虫的当今个体之间的感染率基本上是一样的。如同在很多“军备竞赛”中一样，结果是一个僵局。

  抑制霍乱病原体致病作用的新分子

  在一个被称为“群体感应”的过程中，某些细菌能用化学信号分子在彼此之间进行沟通，使它们能够对基因表达进行同步，以便它们能够几乎像多细胞生物那样来行动。霍乱病原体Vibrio cholerae利用“群体感应”来控制毒性和组织生物膜，后者是造成其感染难以治疗的原因之一。现在，霍乱病原体主要“群体感应”分子(一种被称为CAI-1的自诱导分子)已经被识别出来并定性为(S)-3-hydroxytridecan-4-one，它在生物学上是一个新分子。给细菌提供这个分子，可以中止致病所需因子的生成，这为我们对付这种世界上的主要病原体提供了一种可能的新疗法。

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12月13日《自然》杂志内容精选
关于P-型ATP酶的一组研究论文

  P-型ATP酶是对所有真核生物和很多原核生物具有根本重要性的阳离子泵。本期Nature上3篇论文介绍了关于这一超级家族关键成员的结构及功能研究。本期封面所示为钠离子和钾离子泵的结构，是由Morth等人在本期杂志上以3.5埃的分辨率描述的，同时还刊登了J. C. Skou关于其50年前发现依赖于钠离子和钾离子的ATP酶活性的原始笔记。这篇论文显示了ATP酶与钾相结合的状态，同时还暗示了一种依赖于电压的调控基础。这些结果部分是通过与Skou所作实验相似的动能实验获得的。Olesen等人介绍了肌质网Ca2+-ATP酶(钙泵)的新的晶体结构，同时还有关于功能的研究工作，并且最终呈现了关于钙运输的一个完整机制。在植物和真菌中，细胞离子平衡状态和膜势是由胞质膜H+-ATP酶(另一种P-型ATP酶)提供动力的。Pedersen等人介绍了它的X-射线结构，提供了关于它是如何沿一个陡峭的电化学梯度来泵输质子的有关线索。

  海上异常波浪的产生原理

  水手们几个世纪以前就知道，异常的巨大波浪似乎能够毫无征兆地就出现在海洋上。最近科学家发现，碰上这种“恶棍”波浪的可能性远远大于从传统波幅统计中所能预计的程度。为了解这种事件的物理原理，Solli等人在一个光学系统中对“恶棍”波浪的概念进行了研究。利用一个新的实时探测方法，他们研究了一个体系(基于一种具有显微结构的光纤)，该体系能够暴露出极陡的大光波，它们是因一组几乎相同的光脉冲的注入而产生的罕见结果。

  女性脊柱的特别之处

  背痛是人们请病假的一个重要原因，是直立行走(人类及其祖先不同于其他动物的一个鲜明特征)所带来的困难的证明。由于在人类历史及史前的大部分时间，成年妇女都把很多时间花在怀孕或哺乳上，所以妇女还有另外一个演化问题。怀孕因不断改变身体的重心而使得直立行走的不稳定性变得更加严重。Whitecombe等人对能够平衡胎儿负荷的、女性脊柱所特有的那些解剖学上的适应性特征进行了详细分析，发现直立行走的南猿(而不是非直立行走的黑猩猩)也有类似的适应性特征。

  “卡西尼”获得土星环流图像

  关于在距地面较高处有一个由束缚的粒子组成的环流围绕地球的观点首次出现在20世纪早期。这个观点被证明是正确的，对该环流及其组成的测量工作于1957年进行。后来人们在木星上也发现了不同性质的环流，并且推测土星也有这种环流。现在，安装在“卡西尼”探测器上的磁圈成像仪器获得了土星环流的图像。该环流是高度可变的，具有强经向不对称性，与该行星几乎呈刚性共同转动。这与地球的环流形成对比，后者没有自转调制，且最初的不对称性取决于局部效应。

  决定热带气旋强度的因素

  关于热带气旋活动对全球变暖的响应问题我们很不了解。科学家经常假设，海洋表面温度越高，越有利于气旋形成和加强，但事实可能并不是这样，因为其中还涉及很多其他因素。Gabriel Vecchi和Brian Soden对海洋表面温度变化与一种被称为“热带气旋潜在强度”的指标(该指标为气旋强度提供一个上限)之间的关系进行了研究。他们发现，潜在强度的变化与变暖的区域结构密切相关，而不是与局部海洋表面温度密切相关——比热带平均温度更高的区域以潜在强度增加为特征，反之亦然。这说明，热带气旋活动对气候自然变异(往往涉及海洋表面温度局部化的变化)的响应可能大于对由温室气体诱导的更为一致的变暖模式的响应。

  控制“转座子”的一种办法

  在变化的环境中进行细菌培养，有时会积累突变率增大的“转座子”品系，可能会增强它们进行适应性演化的潜力。这种情况经常发生在临床条件下。如果“转座子”要长久存在，它们就需要一个一致变化的环境。与寄生体(如病毒)共同演化是能够提供这种环境的一个情形。现在，用假单胞菌所作的实验表明，与一种自然出现的噬菌体共同演化会明显提高细菌突变率，导致噬菌体绝灭概率增高。因此，以噬菌体种群为控制目标可能是在临床感染环境中削弱对“转座子”选择性的一种办法。

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12月20日《自然》杂志内容精选
Nature杂志首次“年度新闻人物”奖颁发给2002年以来一直担任政府间气候变化专门委员会(IPCC)主任的Rajendra Kumar Pachauri和IPCC其他人士，以及2007年诺贝尔和平奖获得者、美国前副总统阿尔·戈尔。

  超导的产生并非必须有声子

  超导的经典形式最终由在上个世纪50年代获得诺贝尔奖的BCS理论解释为，通过声子的交换发生相互作用的电子对所构成的一种超级流体。既然如此，那么理论工作者便问，由声子所提供的变形的晶格是否是产生超导性所必需的？实际上不是这样的，一系列“非传统”超导体随后的发现证明了这一点。在一篇Review文章中，Phillipe Monthoux、David Pines和Gilbert Lonzarich介绍了对磁相互作用模型的一个重新表述，该模型正在成为不依靠声子来解释超导的强大的理论框架。

  产生光频梳的新方法

  光频梳是能够发射离散的、等间距频率光的光源，所以其光谱有一个典型的梳子一样的形状。频率梳正在使光谱和计量领域发生革命性变化：利用该技术的时钟在准确性上能超过原子钟，如目前用作时间标准的铯时钟。但生成一个频率梳所需的仪器化过程却很繁复，通常需要对一个庞大的飞秒激光源进行细致的稳定。现在，Del’Haye等人研究出一种与频率梳的生成有根本不同的方法：仅仅用一个传统的激光二极管对置于一个硅芯片上的小小的碟状谐振器进行照射就可以了。激光与谐振器之间所发生的相互作用会导致在红外波段发射一个光频梳。该方案非常简单，另外，系统的尺寸、成本和能耗都有可能降低，所以它将能增强光频梳在很多领域的实用性。

  古新世/始新世全球变暖并非由温室气体引起

  “古新世/始新世极热时期”是发生在距今大约5500万年前的一个全球气候强烈变暖的时期，它与在同位素组成上明显不同的温室气体向海洋—大气系统的大量释放有关。然而，是这一因素引起了该事件特有的全球变暖和环境变化，还是后者导致了前者？这个问题仍不清楚。Sluijs等人研究了来自美国新泽西州两个沉积层的跨越古新世/始新世边界层的环境变化的高分辨率记录，为弄清这个问题提供了线索。他们发现，在这一地点，环境变化和海洋表面变暖的开始时间比温室气体的输入时间早几千年。相关事件的这一时间序列与认为海洋深层变暖引起海底气体水合物分解、将大量温室气体甲烷释放出来的观点是一致的。但早期变暖的原因仍然不确定。

  决定食物链稳定性的因素

  全球生物多样性的维持，取决于对哪些参数影响食物链稳定性及物种群落怎样对它们的变化作出响应的认识。科学家对生活在5个不同的自然食物网(溪流、池塘、湖泊、陆地、海洋)中的3种无脊椎动物的食物链进行了分析，揭示了消费者物种和它们的资源之间的体重比何以允许物种共存的原理。根据经验获得的这些自然网络中的物种的体重比，与用一个生物能消费者——资源模型所预测的结果是一致的。所以，身体大小与食物链结构之间的简单关系可能决定着食物链的稳定性。

  为了更完美的表现

  为什么即便训练最好的运动员和音乐家也不能有完美的表现？一种观点是，人们表现上的这种残留的变化是一种“噪音”，它反映了我们控制自己运动的能力存在根本的局限性。而用成年鸣鸟彩排极好的歌声为模型所作的实验则作出了另一种解释。对成年“十姐妹”(一种鸣鸟)明显程式化的歌声用电脑所作监测发现，它们的表现也有微小差别。每当歌声变化超过一定极限就对唱歌的鸟给予纠正时，它们会迅速对自己的发声进行适应性改变。这一发现的意义在于，歌声一旦被学会，就能被保持下去，尽管因年龄增长等因素而使声带系统发生微妙变化。所以行为“噪音”并不简单地是一种令人讨厌的东西，而可能是神经系统为使表现更完美所作的实验。

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2008年1月3日《自然》杂志内容精选

封面故事：磁单极理论上有可能存在

  我们都熟悉携带负电荷或正电荷(如电子和质子)的基本粒子，但还没有存在只带一个净磁荷的基本粒子的证据。磁铁似乎总是有不能分开的北极和南极，没有已知的磁单极，尽管人们都在努力观测它们。现在，一项有趣的理论研究提出，磁单极是可能存在的——不是以基本粒子的形式存在，而是以“自旋冰”等奇异的凝聚态物质系统中的出射粒子的形式存在的。该理论(基于与量子霍尔系统中所看到的分数电荷或准粒子的类比)还能解释自旋冰中已经在实验中观测到、但至今尚不理解的一种神秘相变。本期封面图片所反映的是，一个正在分裂成单独的单极状态自旋冰体系中电子自由度的偶极状态。

  科学家发现昆虫性肽受体

  多数昆虫的雌性在交配后其生殖行为都发生一个深远的变化：它们会变得对求偶的雄性不能接受，并开始产卵。尤其是雌蚊子，它们在交配后开始找血吃。这种变化是由雄性精液中存在的因子诱发的。1988年，科学家发现果蝇身上这种活性因子是一种小的肽分子，称之为“性肽”。现在，科学家长期寻找的这种肽的受体蛋白已经被识别出来。这种性肽受体(原来就是孤儿受体CG16752)在一个与其他性行为也相关的神经元中发挥功能。该受体在不同昆虫物种中都被高度地保留了下来，从而提出这样一个可能性：我们有可能以该受体为目标，来破坏有害昆虫的生殖行为，或干扰能够传播疾病的昆虫寻找宿主的行为。

  北半球秋季变暖的原因

  对北半球大气二氧化碳浓度和生态系统二氧化碳通量的年际变化所作的一项分析表明，秋季较为温暖的气候条件与早秋到冬季大气中二氧化碳的积聚有关。这个结论似乎是反直觉的：温暖的秋季肯定意味着更长的生长季节和对陆地碳汇的一个有利影响，因为树木和植物等能够制造更多生物质。卫星观测结果和数值模拟对此提出一种解释：由更高温度引起的呼吸作用的增强足以抵消光合作用增强所产生的好处，从而造成碳损失，限制了这些生态系统作为碳汇所具有的潜力。而且，这种秋季的二氧化碳损失还会将春季多吸收的二氧化碳大部分抵消掉。如果未来的变暖在秋季比在春季发生得更快，那么北半球生态系统封存碳的能力就可能以比过去预测更快的速度下降。

  北极地区变暖速度为什么更快

  某些最显著的气候变化迹象是在北极看到的，例如，那里的近地表变暖在过去几十年里几乎是全球平均水平的两倍。这一“北极放大效应”的深层原因仍然不确定，但通过分析对该地区所作的模拟和观测研究获得的温度数据集，可以为解答这个问题提供一些线索。其关键发现是远离地表之上的大气温度放大效应的证据。这不大可能是因为一年中大部分时间冰雪覆盖减少的后果，但说明大气热输送的变化等因素可能与最近北极地区的变暖有关。

  声波触发地震的实验研究

  由地震波诱导产生的小应力可在几千公里之外触发地震，而断裂经常是在地震波过后很长时间才出现的。这种动态地震触发现象背后的机制尚不知道。关于颗粒摩擦的实验室研究已经成为研究断层区过程的一个有用工具，正如对颗粒介质(玻璃珠子)中所发生的粘—滑现象进行跟踪的新的实验所表明的那样(研究人员将实验分成两种情况：一种是不用声波刺激地震的触发，另一种是用声波刺激地震的触发)。结果表明，与触发的余震相应的小幅度断裂事件是在所施加声波幅度足够大时出现的。

  用大肠杆菌生产高质量生物燃料

  “高级”醇类作为生物燃料比乙醇有优势，因为它们能量密度更高、吸水性更低；“支链”醇类比直链醇类有更高辛烷值。过去，一直无法用原生微生物来生物合成这些醇类。现在，研究人员通过基因工程手段对大肠杆菌进行改造，已经可以用它们来从葡萄糖生产高级醇(包括异丁醇、1-丁醇和2-苯乙醇)。该方法涉及对氨基酸生物合成通道中的中间体进行分流，来合成想要的醇类，它可帮助通过微生物发酵来大规模生产生物燃料。

  线粒体tRNA合成酶与核酶复合体的晶体结构

  地球上的生命据信是从一个“RNA世界”演化来的，在这个世界上，RNA分子既催化重要的化学反应，又携带遗传信息。在现代生物学中，蛋白已经成为细胞中完成酶催化作用的主要角色，而核酸则仍旧扮演携带遗传信息的角色。然而，在细胞内，仍然有RNA世界的遗迹。其中一个遗迹就是线粒体tyrosyl-tRNA合成酶CYT-18，它来自真菌链孢霉，也与一种group I intron核酶结合，并且帮助进行剪接。现在，这一蛋白/核酶复合体的晶体结构已被确定。它们的相互作用界面与CYT-18用来在其酶催化作用中与tRNATyr结合的界面是不同的。研究人员还发现了在非拼接tRNA合成酶中不存在的特定变化，它们可能是RNA-蛋白复合体从只有RNA的酶演化而来的方式。

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2008年1月10日《自然》杂志内容精选
封面故事：布拉克须霉在性别确定研究中的应用

  真菌布拉克须霉也许是作为感光模型最为科学家们所知的，最早用其作为模型的研究是由诺贝尔奖获得者Max Delbrück进行的。本期Nature上发表的研究工作可能会提升其作为另一领域研究模型的知名度，这个领域即性别确定过程。同在其他真菌中一样，布拉克须霉的性别确定也不是由整个基因组控制的，而是由基因组的一个小区域控制，也就是性别位点。研究人员曾用一种生物信息学方法来识别这个位点。该位点涉及两个基因，二者都为转录因子编码，这些转录因子同SRY蛋白一样(该蛋白是人类性别形成的一个主要调控因子)，含有一个高迁移率族(HMG)域。另外，一组重复元素只在包含该性别位点的染色体上发现，这说明在真核生物中，性别确定和性染色体结构演化的早期步骤存在着一个普遍机制。

  正电子起源于含有黑洞或中子星的双星体系

  反物质并不是只能在深层宇宙中发现的一种奇异的东西：实际上它在我们自己的银河系中就大量存在。人们之所以知道这一点，是因为银河系中心方向有511 keV γ-ray辐射线(电子—正电子湮灭的特征之一)。正电子的起源一直是一个谜，但湮灭线辐射的分布可提供一个线索。现在，天文学家有了能够确定这种分布的工具，而且对来自INTEGRAL卫星的超过4年时间的光谱数据所作的分析显示，来自内银盘的511 keV γ-ray辐射有一个出乎意料的分布，说明正电子起源于含有黑洞或中子星的双星体系。

  硅有可能用做一种热电材料

  热电子材料，能够将一个热梯度转变成一个电场，反之亦然，因此可用于发电和制冷。纳米结构法已被证明是改进一些材料热电能力的有效方法。然而，现有高性能热电材料的制造并不容易达到大规模热能利用所需的那种规模，而制造具有纳米结构的这种材料更为困难。这时，可以进行大规模处理的硅材料进入科学家的视野，但硅的热电性能较差。本期Nature上两篇论文表明，通过将硅的结构做成纳米线阵列，通过仔细控制纳米线的形态和掺杂，可大大提高硅的热电性能。我们也许可以认为，这些发现是向将硅用做一种热电材料的新应用方向迈出的第一步。

  通过加快生物降解开发利用“困难”油田

  全世界一半以上的石油储备由生物降解的重油和沥青砂沉积组成。从这些来源开采石油是复杂和昂贵的。最近的研究表明，厌氧细菌可以引起这种烃类降解，但油层中出现的实际降解通道仍然不是很清楚。现在，研究人员将实验室石油降解实验与油田样品分析相结合，发现地下生物降解的主导过程是甲烷生成，涉及石油烃厌氧降解而生成甲烷的反应。这表明，开发利用这些“困难”油田有另外一种方法：即通过加快自然烃降解过程，也许有可能以甲烷的形式开采能源，而不是像传统上所做的那样以石油的形式来开采能源。

  海洋中热液循环的方向

  当水通过海床上的裂缝渗透、下行至熔融的岩石时，在海洋山脊的轴上就会出现热液循环；在熔融的岩石上，海水会变热，最终在热液喷孔处以超热液体形式出现。这些喷孔系统承担了大部分热量和物质从地壳向海洋转移的过程。人们普遍认为，这些系统中的循环方向是横穿山脊轴的，热液的补充沿远离该轴的断层发生。这一观点主要基于模拟试验得出。现在，根据对东太平洋山脊上一个热液喷孔田下的微型地震位置所作的7个月的监测，Tolstoy等人报告，至少在这个地方，热液下流区可能位于山脊轴上，热液循环的方向是沿着山脊轴的。

  控制CGD患者易感性的可能性

  在慢性肉芽肿病(CGD)中，吞噬细胞缺乏NADPH氧化酶活性，不能产生超氧化物，从而使患者易被细菌反复感染。这个过程所涉及的精确机制及CGD患病过程中炎症增强的原因尚不清楚。用感染了烟曲霉(经常感染CGD患者的一种真菌)的转基因CGD小鼠所作的实验，支持这样一个理论：依赖于超氧化物的色氨酸向犬尿氨酸的转化，在CGD患病过程中是失效的，通过一个单一的、但目前尚不知道的机制使抗菌能力、炎症和T细胞平衡等受到影响。该发现提出这样一个可能性：用天然犬尿氨酸进行取代治疗，也许可以帮助控制CGD患者的病理性炎症和易感性。

尚可

2008年1月31日《自然》杂志内容精选

1.封面故事：DNA碱基对引导结晶的思想被付诸实践
  
  DNA碱基对可以引导有用材料结晶的思想，对纳米技术专家来说是一个很有诱惑力的思想。现在，在首次发现与纳米颗粒相结合的DNA可以影响它们聚合10年之后，两个研究小组已将这一概念付诸实践。Park等人发现，结合到金纳米颗粒上的DNA分子以及用来连接它们的DNA分子能够被选择用来确保这些纳米颗粒自组装进面心立方体或体心立方体晶体中。由Cole Krumbholz提供的封面图片是后者的一个特写画面。Nykypanchuk等人识别出了DNA的设计要求和结晶条件，它们允许可逆地形成体心立方体晶体，其中纳米颗粒仅仅占据几个百分比的晶格体积。正如在News & Views文章中所讨论的那样，这些进展也许使得创造有序的、可调节的3D纳米结构成为可能，这种结构适用于光子和磁应用、生物医学传感以及信息或能量存储。

2 “环境性别决定假设”得到证实

  在哺乳动物和鸟类中，性别是在受精时由基因型决定的。但很多爬行动物并不是在生命之初就决定了性别，而是通过与环境的相互作用(一般是在温度方面)来决定一个个体的性别。30年前，Eric Charnov和James Bull猜测，“环境性别决定”一说如果能够证明不同温度体系能使每个性别产生最大生殖适应性的话，将是自然选择所偏爱的方式。此前，这一观点没有得到证实，部分是由于设计一个“对比实验”存在困难(在这样一个实验中，“错误”的性别可在一个给定的温度下产生)。荷尔蒙处理曾被用来克服这一困难，现在Daniel Warner和Rick Shine利用一种寿命很短的澳大利亚蜥蜴证实，Charnov/Bull模型是正确的。

3 大型消减带地震影响海洋板块内应力及地震活动的实证

  千岛群岛(因日俄之间主权之争经常出现在新闻中的太平洋群岛)附近最近发生的两次大地震，极富戏剧性地说明了大型消减带地震能够影响消减的海洋板块本身之内的应力及地震活动的过程。在2006年11月15日，一次8.3级的地震使深度较浅的板块边界断裂，在这个边界上，太平洋板块向千岛群岛中央弧形结构下面下潜。在几分钟内，板块内伸张型地震发生在千岛海沟朝向海洋方向的外层上升区域。然后，在2007年1月13日，一次8.1级的地震使通过太平洋板块靠上部分延伸的一个正常断层发生断裂，从而产生人们所记录到的最大的浅层伸张型地震之一。

4 关于M2质子通道的结构研究

  直到最近，由pH-门控的流感A-病毒M2还能被基于amantadine的抗病毒药物有效地作为治疗目标，但对这些药物的抗药性现在也广泛出现了。现在，两个研究小组发表了关于M2质子通道的结构研究。Jason Schnell和James Chou通过NMR光谱在与rimantadine所形成的复合物中确定了M2一个含有38个残迹的片段的结构。Stouffer等人利用X-射线衍射在有amantadine和没有amantadine两种情况下确定了M2一个含有25个残迹的片段的结构。令人吃惊的是，他们获得的结构反映了两个很不相同的机制，该药物通过这两个机制来抑制这一通道。他们所提出的机制由Christopher Miller在一篇配发的News & Views文章中进行了讨论。

5 关于胚胎分裂转录控制信息的新算法

  对发育生物学家来说，果蝇胚胎分裂是研究身体成形的标准模型。这是一个被研究得很透彻的体系，但仍然缺乏信息的一个领域是转录控制，即在精确的时间和地点建立复杂表达模式的机制。本期Nature上描述的一个新的计算框架在填补这一空白方面取得了很大进展。该算法将关键转录因子的DNA结合特性和表达水平作为输入，并预测了任何给定的cis-调控序列在沿胚胎前—后轴上的每个空间位置都会产生的表达水平。该算法具有普遍适用性，所以也许可证明对很多其他的蛋白-DNA相互作用体系也是有用的。

6 AMPK在缺血状态下保护心脏的机制

  AMPK(AMP激活的蛋白激酶)是很多生物过程的一个主调控因子，是糖尿病、癌症、动脉粥样硬化和缺血性心脏病等多种疾病的一个潜在药物作用目标。在缺血性心脏病中，AMPK通过促进葡萄糖吸收来保护组织不受损伤和不发生自杀性死亡。一项新的研究表明，AMPK是被炎性细胞因子MIF(巨噬细胞迁移抑制因子)激发的，后者由心脏在缺血压力下释放。这一结果为了解细胞压力响应的性质提供了线索，也表明低MIF水平是冠状动脉疾病患者的一个潜在风险标志。

7 简单、纯净的化合物也能发生“准同型”相变

  向一种压电材料施加机械力能产生一个电压；反过来，施加一个电压也会产生一个力。物理性质的这种结合有很多应用，主要是用来产生超声。最大的机电反应倾向于出现在高度复杂的材料中，而人们所期望得到的性能则往往会在当与一种“准同型”相变(一种通常与组成变化相联系的突然的结构变化)相关时才会达到最大程度。Muhtar Ahart等人发现，在高压下，一个类似的相变也能出现在一种简单的、纯净的化合物中。该化合物是原型铁电材料钛酸铅，它能产生一个比任何已知的机电反应都大的机电反应。所以，也许有可能通过化学方法根据环境压力对这些效应进行微调，这将有可能降低高性能压电材料的成本和增强它们的可用性。

尚可

2008年2月7日《自然》杂志内容精选

1 封面故事：Nature新开“Horizons”栏目

  本期Nature以5篇文章为本刊一个新栏目“Horizons”开篇。它们是对5个关键领域的猜测：衰老、化学、电池、“演化—发育”和量子电动力学。

2 非洲的麻疹疫情与免疫接种工作

  麻疹在很多国家几乎根除，但在撒哈拉以南非洲及亚洲部分地方，它仍然是威胁生命的一种主要疾病。1986和2002年间，就在一次大规模免疫计划开始之前，在尼日尔进行的一项关于麻疹的流行病学研究表明，麻疹疫情具有出乎意料的偶发性，在某些时期，局部地方疫情已经消除。模拟表明，疾病传播的季节性是造成这种变化的原因。这一结果对于免疫接种工作的管理有参考价值。尤其是随着疫苗交付工作加快进度以期根除这种疾病，偶尔严重的季节性疫情是有可能发生的，所以应对免疫接种工作进行优化，以减小这种不稳定性。

3 新型全息3D显示器

  三维全息显示器能模拟人的自然视力，不需要特殊的眼镜。这使得它们特别适合需要情境意识的应用，如医学、工业和军事成像。当前的一代商业全息3D显示器要么缺乏图像更新功能(所以它们是“只能写一次”的装置)，要么图像持久性差。现在，Tay等人报告，他们研制出一种记录介质，该介质基于专门设计的反光聚合物，集若干有利性能于一身。他们展示了一个基于这种材料的全息3D显示器，它能每隔几分钟记录和显示新图像，并且尺寸比较大(4英寸×4英寸)，能观看几小时而不需要刷新，并且可以很容易将图像抹去和用新图像来更新。

4  利用“化石”研究构造侵蚀

  由一个下潜板块对一个上冲板块造成的构造侵蚀，据信发生在地球上一半的消减带上，但这一过程一直难以研究，原因是消减带处在深海环境中，而且前弧地壳向更深的地方有一个净损失。现在，随着在意大利北亚平宁地区一系列裸露岩石被识别为一个侵蚀性消减通道(标志着板块边界的剪切带)所留下的“化石”，地质学家便可以对以前只能通过对活跃的消减带进行地球物理成像作间接研究的结构进行仔细观测。该“化石”区记录了几个惊人的现象，包括两个滑脱带的存在，它们似乎在该消减通道的顶部和底部同时都是活跃的。在现代消减带中，地震活动的开始据信发生在150℃左右，但在该“化石”通道中，地震活动的开始似乎发生在更低的温度下。

5 实验环境基因组学

  环境基因组学使我们对真实世界中微生物的认识发生了革命性变化，但该学科并不是关于微生物在实验室获得的“克隆”培养中的行为的。本期Nature报告了“实验环境基因组学”的一个新颖的例子，涉及创建一个由从美国佐治亚州Sapelo岛附近收集到的海水构成的微型生态环境。对该体系的操纵表明，这个沿海微生物群落被能利用多种有机化合物的代谢性泛食微生物所支配，而不是被专门代谢溶解的有机碳中某一特定成分的细菌菌种所支配。这一发现对于识别碳循环相关过程的分类—功能关系及对于海洋生物地球化学预测模型的构建都具有重要意义。

6 世界人口老龄化问题

  世界人口老龄化的速度对于制定政策的人们来说，尤其是对那些制定养老金政策及医疗卫生预算政策的人们来说很重要。特别是它对于预测迅速变化的周期来说至关重要，因为在发生这种变化时要进行调整将会极为困难。对全球人口的老龄化趋势所作的一个新的估计，将基于一个固定年龄边界的传统指标与关于年龄的新概念结合了起来。新概念包括一个固定的剩余预期寿命，以反映这样一个事实：今天一个60岁的人要比1900年的一个60岁的人年轻，可以活更长时间。不管你怎么看这个问题，根据新概念所作出的估计是，世界人口的老龄化速度在加快。全球老龄化很可能在2020年和2030年间达到高峰，然后减速，虽然在整个世纪老龄化程度还将进一步提高。关于老龄化峰值时间的估计，所依据的是过去的生育模式。在美国和西欧的一些地方，这个时间是由正在变老的二战后生育高峰时期出生的人们的衰老所决定的。在中国，这个时间是由计划生育政策所决定的。

7  淀粉样斑块的形成是阿尔茨海默氏症病因

  被广泛接受的淀粉样蛋白假说，即在阿尔茨海默氏症中引起痴呆的神经异常，是淀粉样蛋白斑块几十年时间在脑中逐渐积累的结果。最近的一项发现表明，轴突缺陷可能发生在斑块形成之前，但通过利用活体多光子显微镜对阿尔茨海默氏症的一个小鼠模型中斑块形成进行跟踪所作的新的研究工作证实，淀粉样蛋白斑块的确是在局部神经毒性产生之前出现的。令人吃惊的是，这些斑块形成很快，可以在24小时内形成：一两天后，小胶质细胞进入，神经炎性变化就可以看到。有趣的是，这些观测结果提出这样一个可能性：阿尔茨海默氏症多年时间的神经退化会被皮质结构的突然变化中断，后者可能与这种疾病典型症状的变化相对应。

尚可

2008年2月14日《自然》杂志内容精选

1  封面故事：蝙蝠飞行能力先于回声定位

  美国怀俄明州“绿河组”曾产生很多重要化石，包括Icaronycteris index，它在超过40年的时间里一直被认为是已知最古老的蝙蝠。它的颅腔特征表明，该动物是通过回声定位来确定猎物位置的。这一结果促使关于蝙蝠进化的“先飞行”说、“先回声定位”说和“并行发育”说等假说的支持者之间产生激烈争论。新的“绿河组”蝙蝠化石(包括两个近乎完整的骨架，其中一个刊登在本期封面上)似乎已经解决了这个问题，它们是支持“先飞行”说的。新发现的物种是已知最原始的蝙蝠。它有充分发育的翅膀，显然能够进行动力飞行，但耳朵区域的形态表明，它不能进行回声定位，这使得它成为蝙蝠和它们不会飞的、不能回声定位的哺乳动物祖先之间的一个可能的中间环节。四肢特征(包括强壮的后腿和其所有长指上微小爪子的保留)表明，这种新发现的蝙蝠也许能够敏捷地攀爬。

2 植物乙烯信号作用的调控机制

  乙烯是一种调控植物发芽、结果和其他重要过程的主要荷尔蒙。以前的研究工作识别出一个线性通道(在该通道中，5种乙烯受体汇聚在一个单一的负调控因子CTR1上)和两个关键的下游成分EIN2和EIN3。此前，CTR1怎样调控下游正调控因子的过程仍然是一个谜。现在，一种以前未知的、涉及MKK9的“丝裂原活化蛋白激酶”(MAPK)通道已在拟南芥中被识别出来，其作用是积极控制乙烯信号作用中由EIN3调控的转录。CTR1和MKK9的拮抗作用可能通过对EIN3的稳定性具有相反作用的两个MAPK磷酸化点来共同决定乙烯信号作用特异性和定量反应。

3  超新星前身天体的直接观测

  Ia-型超新星正在让那些被用来测定宇宙膨胀的恒星发生爆炸。它们之所以对我们很重要，是因为宇宙中大部分铁的产生是靠它们。到底是什么天体在爆炸？为什么会爆炸？这些问题仍然不清楚。科学家猜测，处在一个双星体系中的一颗白矮星很可能就是这种天体，但用来识别前身天体的间接方法过去都失败了。现在，Rasmus Voss和Gijs Nelemans报告了对在2007年11月5日爆炸的一颗超新星的前身天体的直接观测结果。他们在钱德拉X-射线天文望远镜于此次爆炸前4年拍摄的图片中，恰好是“超新星2007on”所在位置发现了一个天体。来自档案中的深度光学图像表明，在这个位置什么也没有。这一结果似乎倾向于支持关于该超新星的吸积模型，即一颗白矮星吸积来自一颗伴星的物质，而不是两颗白矮星合并。

4  水锰矿原子位移的衍射观测

  当一种固体被加热或冷却时，其原子会运动遵从由它们所属特定元素族决定的规则。原子的这种位移不可避免地伴随着固体电子性质的变化。如果能够精确知道这些原子去了哪里，将有助于从根本上认识这种变化，但通常它们的运动都太小，无法检测。Lee等人利用各种不同的衍射方法对一组水锰矿进行了分析，发现它们经历了一次异构变化，具有非常大的原子位移(大约0.08埃，比其他磁性材料大两个数量级)，产生异常牢固的磁—弹性耦合。本文作者认为，这种巨大的磁—弹性耦合可能是了解最近在这些水锰矿中观测到的磁—电现象的关键。

5  将低频振动/摩擦能转换成电能的体系

  纳米装置耗能不是很多，而且如果它们所需要的很少一点能量可以从脚步、心跳、噪音和气流等所产生的振动中获取，那么这类装置将在个人电子、传感和国防技术等很多方面找到一系列新的应用。这种类型的能量收集，需要一种在低频范围内(比如说小于10Hz)工作的技术，最好是基于软的柔性材料。现在，来自美国佐治亚理工学院的一个研究小组设计出一个体系，它能利用围绕织物纤维呈辐射状生长的氧化锌压电纳米线将低频振动/摩擦能量转换成电能。通过缠绕两根纤维和将与它们相关的纳米线刷到一起，机械能便会通过一个耦合的压电—半导体过程被转换成电能。这项工作提出了一种能从微风和身体运动中获取能量的织物的潜在方法。

6  地幔过渡区不同组成介质中地震波速度测量

  地幔过渡区(深度大约在400公里～700公里之间)的特点是，地震波速度和密度存在异常的梯度。人们曾提出两个不同模型来解释这些观测结果，其中一个模型认为这个区域由一个富含橄榄石的pyrolite组成，另一个模型认为这个区域由一个富含辉石和石榴石的piclogite组成。对橄榄石多晶形、wadsleyite和ringwoodite的地震波速度已经有了很多研究，但以前对于majorite(该过渡区中另一主要高压相)的地震波速度从未用真实的地幔组成进行过测定。
  现在，Tetsuo Irifune及其同事发现，在pyrolite组成中的majorite所具有的声音速度大大低于早先估计结果，原因是它们在高温下有强烈的非线性降低。他们发现，在该过渡区的上部到中部，pyrolite产生的地震波速度比piclogite产生的地震波速度与典型地震模型更为一致，只是在pyrolite组成中的速度增幅可能比在410公里处所观测到的结果更大。

chemytwei

2008年2月21日《自然》杂志内容精选

火星上的三角洲是怎样形成的

  了解表面水流是怎样形成所观测到火星表面的三角洲和冲积扇的，对于了解该星球上水的历史具有根本性的意义。水流的持续时间是一个尤其重要的因素，但迄今为止，对火星水文事件持续时间的估计相差很大，从几十年到几百万年都有。如今，在地球上所作的一系列实验中(在荷兰乌得勒支大学的Eurotank实验室中进行)，研究人员重建了火星上阶梯式三角洲的特征地形。他们获得的发现表明，火星上的阶梯式冲积扇是由地表下储存的水的突然释放形成的，而不是由表面降水形成的。在火星的流行条件下，这种地形与需要几十年时间的单一盆地填充事件是一致的，所需的水量相当于一条密西西比河那样的大型地表河流所排放的水量。封面图片是一幅组合照片，是由Eurotank实验室通过实验形成的一个火山坑的每像素4毫米的数字化地形模型。

  一种乙酰葡萄糖胺

  在胰岛素抗性中起作用

  O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)对核蛋白和胞质蛋白的修饰正在成为很多细胞过程的一个关键调控因子。人们怀疑，它们所扮演的一个角色是充当营养传感器，与通过氨基己糖生物合成通道的葡萄糖流量相关。对O-GlcNAc相应于葡萄糖流量所起作用所做的一项研究显示，在O-GlcNAc转移酶(OGT)上有一个新型类脂结合点：在胰岛素刺激下，有一种类脂与OGT结合，将其吸收进胞质膜中。然后，OGT用糖来“装饰”胰岛素信号通道蛋白，抑制它们的活性，阻滞胰岛素反应。OGT在小鼠肝脏中的过度表达引起胰岛素抗性和血脂异常。因此，胰岛素信号通道的异常O-GlcNAc修饰有助于胰岛素抗性、肥胖症和2型糖尿病的形成。

  岩石圈板块潜入下层地幔的方式

  消减的岩石圈板块以什么方式钻进下层地幔的？这是一个持续争论的问题，对于了解地幔的化学演化和热演化有实质性意义。Saskia Goes及同事通过比较地球主要消减带中新生代板块运动与纯粹由下行板块密度驱动的上层地幔消减相的全动态模型所预测的运动，来识别下层地幔的板块穿透事件。年代更久、内在密度更大的岩石圈的消减速度与该模型一致，但较年轻的岩石圈的消减速度经常要快近两倍，而沟槽运动却非常缓慢。本文作者推测，在显著沟槽退却条件下消减的较老的岩石圈倾向于“平躺”在向高黏度下层地幔过渡的地带中，而较年轻的岩石圈(它们驱动沟槽退却的能力较差，更容易变形)则会变形，密度增大，从而快速钻入下层地幔中。

  叶绿体中含光合作用基因的

  一种藻类

  Apicomplexans是动物寄生虫，属于原生动物，包括引起疟疾、弓形虫病和其他人类疾病的病原体。大多数apicomplexans都含有一个未染色的叶绿体残体——apicoplast，它是这种寄生虫生存所必需的。现在，从悉尼港的一个石珊瑚分离出的一种生物有可能填补这一空白。这种藻类与珊瑚一起生活，但也可以作为一种自由生活的生物来培养。从系统发育学上来讲，它与apicomplexan是相关的，因其与甲藻不同，其叶绿体在遗传上有一个新奇之处——它们有光合作用基因，同时结合UGA密码子的使用来编码tryptophan，后者是apicoplasts的典型特征。

  关于鸟类飞行起源的一个新观点

  试图通过研究化石和现代鸟类来了解飞行起源的工作产生了两个截然不同的阵营：一个阵营认为，早期鸟类是从地面起飞的；另一个阵营认为，它们是通过从树上或崖壁上落下来起飞的。对飞翔中的鸟进行观测并不是很有帮助，因为翅膀的运动，取决于鸟在干什么，因此相差非常大。现在，通过对飞翔中的chukars(一种在地面生活的像鹌鹑一样的鸟)进行摄像，Dial等人发现，我们的困惑实际上是一个视角问题。如果以脊柱线为参照系，那么我们可以看出它们的翅膀似乎是根据特定行为来动的。但如果考虑翅膀与地面(引力)所成角度，我们就会发现，这个角度很窄，与身体在做什么没有关系。所以，飞行的问题是一个学习以特定角度拍动翅膀的问题，与原始鸟类是从地面直接起飞的、还是通过从一定高度跳下来起飞的没有关系。

  通过基因组分析看人类迁移史

  对人类种群在整个基因组范围内的变化模式进行分析，可以为世界范围内的人类迁移和适应模式提供遗传证据。本期Nature上两篇形成对比的论文显示了这种方法的威力。通过将大量数据集结合起来，Lohmueller等人获得了对1/15的非洲裔美国人和1/20的欧洲裔美国人所携带的有害突变数量的精确估计(通过对11000个基因重新测序获得)。他们发现，有欧洲背景的人与有非洲背景的人相比，其基因组中有潜在危害性的突变更多。这个现象可以被理解为伴随人类在欧洲定居而出现的“走出非洲”瓶颈事件所留下的一个遗传烙印。Jackobsson等人通过分析在“人类基因组多样化项目”中所涉及的29个种群，为我们提供了关于人类变化的一个更宽广的画面。

toddy

2008年2月28日《自然》杂志内容精选
封面故事：疟疾研究特刊

在经过多年经费匮乏之后，盖茨基金会和其他机构所做努力使人们再次加强了疟疾防治工作。目前，疟疾在非洲仍然是一种主要的致命疾病。本期Nature对这项工作的前景进行分析。目前仍然没有治疗疟疾的疫苗。Declan Butler解释了其中的原因，并报告了在开发疫苗方面所做工作。（News Feature p. 1042; Editorial p. 1029）赞比亚是受疟疾影响最严重的国家之一，该国在2005年执行了一个计划，试图在三年内将疟疾发病率降低75%。该计划所取得的结果是令人失望的，但令人欣慰的是，随着相关知识的传播，这一战役最终将会取得胜利。Michael Hopkin从赞比亚发回了关于Macha疟疾研究所的相关工作，该研究所是为推动本国的疟疾防治工作、并向其他国家推广经验而建立的一个优秀研究中心。（News Feature p. 1047）在一篇评论文章中，流行病学家Mark Grabowsky强调了将“新的经费”用在正确方向上、比如说用在区域监测网络上的重要性。（Commentary p. 1051） Martin Kemp翻阅了Ronald Ross的笔记，而其所获并不仅仅是关于疟疾与蚊子之间联系的发现。（Science in Art）

关于细胞自吞作用的新发现

直到不久前，细胞自吞（细胞自消化）还被认为主要是细胞垃圾处理系统的构成部分。现在人们知道，它在发育及适应环境变化的过程中参与细胞蛋白及细胞器的降解。关于这一过程，很多复杂的问题仍然有待回答。例如，这一通道是怎样参与细胞保护及细胞死亡的？细胞自吞与人类疾病或衰老之间的联系是什么？在一篇综述文章中，Mizushima等人分析了这一领域的最新进展。

多发性硬化的药物治疗目标

对来自多发性硬化不同发病阶段的病灶的组织样本所做的一项大规模蛋白组分析工作，识别出了与不同疾病阶段相关的脑部病灶特有的蛋白。研究人员也发现了几个新的潜在治疗目标。尤其是其中的两个蛋白，它们在该疾病的慢性活跃期表现出损伤的迹象。其中的一个被称为组织因子，涉及血管栓塞的初始形成；另一个被称为“蛋白C抑制剂”，涉及抗炎症通道。对一种多发性硬化小鼠模型施用活化蛋白C或抗凝血剂Hirudin，能够减缓疾病的发展，说明凝聚级联在多发性硬化发病过程中扮演一个以前未曾被怀疑到的角色。

巨星恒星是怎样形成的

巨星恒星是罕见之物，因为恒星在其中形成的坍缩气体云往往会有效地冷却，使云内温度相当均匀。这种条件有利于碎裂过程形成质量跟太阳差不多或更小的恒星。偶尔，碎裂过程会突然停止，形成质量为太阳数百倍的恒星。一个未解之谜是，使碎裂过程停止的条件使什么？现在，Mark Krumholz 和Christopher McKee发现，这是一个气体浓度有多大的问题。在高浓度区域，当少量小恒星形成时所释放的能量会将剩余的气体加热到其不再继续分裂的程度。反之，它则会整块地坍缩，形成较大的恒星。

新型高强度BMG组合材料

“大块金属玻璃”（(BMG）是一类新型工程材料，在技术上引起人们很大兴趣。这些金属中很多都具有高强度，不易断裂，但它们往往缺乏延展性，在机械负荷下较脆。BMG-基质组合材料（在其中分离的树状结构能使玻璃稳定，使其不会发生灾难性的断裂）克服了其中的一些弱点。Hofmann等人将这一方法又向前推进了一步。他们设计出的组合材料具有优化的机械性能，所采取的办法是，将关键的基本机械和微结构长度尺度匹配起来。他们所获得的基于钛和镐的组合材料具有很强的延展性和抗断裂性能，可与强度最大的钛和钢合金相媲美。

捕食者寻找猎物的策略

人们对什么控制捕食者的运动模式知之甚少，因而对它们在自然环境中的分布也知之甚少，因为在多数情况下它们在逻辑上难以进行研究。这方面知识的缺乏妨碍了对这些重要物种怎样响应于环境变化做出符合实际的预测。现在，对不同海洋捕食者（包括姥鲨、海龟和企鹅）超过100万次的运动迁移所做的一项电子标记研究，为分析捕食者搜索模式提供了所需数据。这些数据所反映的模式与“Lévy-walk”模型一致，该模型是对一种捕食者在以前根本不了解猎物分布情况条件下的最佳行动策略所做出的预测。模拟结果表明，觅食的捕食者采取一种随机行走的方式，其特点是迈出很多小的步子，而很少迈大步，从而使在近乎自然的猎物分布条件下与猎物相遇的机会达到最大。

蛇类的拟态现象

很多对捕食者来说很可口的物种会逐渐进化成与具有警告色的不可口的有毒物种在外观上相似的物种。这种通过模仿危险物种来避免被捕食的现象称之为“拟态现象”，理论预测，拟态不应出现在有关物种的模仿对象不存在的地方，因为那里的捕食者将不会面临躲避危险物种或疑似危险物种的选择压力。然而，与这一理论似乎相矛盾的是，很多拟态物种的地理分布远远超出了它们模仿对象的地理分布。无毒的“猩红王蛇”就是一个例子，它们有时会在其模仿对象、有毒的东方珊瑚蛇所在范围之外数百公里的地方被发现。George Harper 和David Pfennig已经为这一明显矛盾的现象找到一个解释，而该解释又不会改变这一理论的基础。最初，无毒的模仿者之所以出现在没有珊瑚蛇的地方，是由于雄性王蛇从两种蛇都存在的地方向外扩散造成的。遗传分析表明，一旦与珊瑚蛇分开，自然选择就会促使外观不太像其模仿对象的王蛇的演化。

聪明的欺骗方式在合作的演化中所起作用

合作的演化在生物从单细胞向多细胞状态过渡中处于中心位置。通过利用其他细胞的合作、但又不给予任何回报来进行“欺骗”的突变细胞被认为会葬送合作。这一观点受到关于黏菌（Dictyostelium discoideum）的群居变形虫的一项新的研究工作的质疑。在整个基因组范围内所进行的一项扫描，显示了允许进行欺骗的超过100种突变。这些“骗子”中很多都属于一种不同寻常的、更为聪明的类型；它们以兼性方式欺骗他人，而同时在彼此之间又进行合作并正常发育。这些发现向认为“骗子”威胁合作之存在的观点提出了挑战：兼性“骗子”支配着这一系统，而它们又能通过种群进行扩散，使合作关系保持完好。

卵巢肿瘤对化疗产生抗药性的一个可能原因

铂类化疗药物如顺铂(Cisplatin)和卡铂 (Carboplatin)在临床上已用于BRCA2-突变的卵巢癌患者。最初的反应总体上是好的，但大多数卵巢肿瘤最终会对治疗产生抵抗力。本期Nature上两篇论文识别出，这种抗药性的一个可能的原因是BRCA2基因的进一步突变。Brca2的突变与家族性乳腺癌和卵巢癌有关。Brca2功能的丧失通过同源重组损害DNA修复，使细胞对顺铂尤为敏感，对PARP (poly (ADP-ribose) polymerase)抑制剂也尤为敏感。二次“抗性”突变通过恢复野生型BRCA2的阅读框（reading frame）及其在DNA修复中的功能来发挥作用。


植物的无性繁殖

某些植物物种通过一种被称为“无融合生殖”（植物的一种相当于在某些动物中所见的单性生殖）的无性生殖过程产生在遗传上完全相同的种子。“无融合生殖”中的第一步是“不完全减数分裂”，即形成在遗传上完全相同的雌性配子。现在，对模型有性植物拟南芥所做的一项研究表明，单独一个基因的改变就能产生“不完全减数分裂”，与“无融合生殖”演化过程中的一个早期阶段相似。这一发现对于了解植物生殖的基本机制有重要意义，对于植物育种也有重要意义，因为能够进行“无融合生殖”的作物的培育对于生产高产杂交种子来说将是人们所高度期望的。

希望文章对大家有帮助

toddy

2008年3月06日《自然》杂志内容精选

封面故事：一个单一物种居支配地位的湖泊

冰岛北部的Myvatn湖生态系统之所以引人瞩目，是因为单一物种在其中居支配地位。Myvatn翻译成英文为“midge lake”，在该湖生态系统中居支配地位的是不咬人的蚊子蠓（英文名为midge，学名为Tanytarsus gracilentus）。这种动物占该湖次级生产力的2/3，是当地鱼和鸟的主要食物。蠓数量波动极大，相差近6个数量级，波动周期不规则，在4-7年之间。对25年间获得的种群监测数据所进行的一项新的分析表明，这一现象可由不同动态来解释，在这些动态中，波动幅度由进入其生境的少量食物补充决定。因人类扰动而造成的这些食物补充的小幅下降也许能够解释蠓种群数量波动幅度最近的增大。所以，就生态保护而言，蠓种群动态因其固有原因是不可预测的，它们对于湖泊中小幅扰动的脆弱性要比以前所预料的大得多。Myvatn湖中蠓的情况说明了自然生态系统本身固有的复杂性，也说明了管理它们所存在的困难。本期封面照片（Arni Einarsson拍摄）所示为Myvatn湖边缘区域成群的、想交配的雄性蠓在等待雌性蠓飞到它们当中。

赤潮研究与预测

赤潮（由藻类在表面海水中的迅速积聚造成的海藻繁盛）有潜在危险性。佛罗里达赤潮尤与由海藻Karenia brevis所产生的神经毒素“鞭毛毒素”有关，它们对鱼类、鸟类和海洋哺乳动物会是致命的。在赤潮中游泳者会出现皮肤疼痛和其他反应。尽管人们进行了大量监测，但我们关于赤潮的起源和生长情况仍有很多要学。Mark Schrope报道，佛罗里达州新成立的“赤潮预测中心”计划加强赤潮研究，以提供更好的、关于赤潮状况及其影响的预测。

DNA甲基化/去甲基化周期的观测

本期Nature上两篇论文报告了CpG二核苷酸在基因启动子上的DNA甲基化和去甲基化周期。这两篇论文所获得的发现与已被广泛接受的关于DNA甲基化的观点形成鲜明对比，后者认为DNA甲基化是一种稳定的表观“标记”，能够通过有丝分裂传输关于基因表达的一个特定模式的一个记录，并将其传输到子细胞中。Métivier等人在pS2基因启动子上观测到DNA甲基化/去甲基化周期，是在其被雌激素活化过程中观测到的，同时伴随着DNA甲基转移酶和其他因子的循环。Kangaspeska等人报告了在5个活性启动子上的周期性DNA甲基化，其中包括pS2基因和雌激素受体。

仅用序列确定RNA结构的算法

人们难以从一个碱基序列来预测RNA结构，部分是由于如与尿嘧啶相结合的鸟嘌呤这样的“非Watson-Crick”碱基对的出现；这些误配被认为有助于RNA的结构稳定性。现在，随着小RNA分子在细胞调控中的重要性被人们所认识，寻找确定RNA结构的更有效方法便成为一个迫切需要。Marc Parisien 和Fran鏾is Major提出了一些算法，它们可以说是在仅用序列来确定RNA结构方面所取得的一项重要技术进步。这些算法将所有碱基配对互动关系都考虑了进去，从而获得三维结构。这种分析的结果不仅能产生基态结构，而且能产生其他可以实现的结构，如由诱导契合所引起的结构。

能够利用镉的硅藻

大气向深海碳输出的主要部分是由海洋浮游植物完成的，它们利用碳酸酐酶来催化二氧化碳可逆的水化反应。这种酶的活性点通常含有锌，但一些硅藻会用镉（通常多被认为有毒）来代替锌作为起催化作用的金属原子。现在，来自硅藻Thalassiosira weissflogii的这种多功能酶的四种形式的X-射线晶体结构已被确定，这四种形式分别是与镉相结合、与锌相结合、不含金属、及与醋酸盐相结合。这些结构表明，这种酶可轻易在其催化中心交换金属，因此海洋硅藻在锌缺少时能够利用镉，这在缺乏金属的海洋环境中是一个相当大的竞争优势。

Hiss原来由Chorus演变而来

Plasmaspheric hiss是一种电磁波，见于环绕地球的致密的等离子体层（plasmasphere）中。这种波是控制“Van Allen辐射带”的二区域结构的一个主导因子，而且由于它能从等离子体层中将高能电子除掉，所以它在减小太空中卫星及人类所受到的辐射危险方面扮演着至关重要的角色。科学家提出了很多理论来解释这种波的起源，但没有一种理论经受住了时间的检验。Bortnik等人利用来自CRRES卫星的数据建立了一个新模型，该模型将这种波解释为“Chorus”的另一种波型的衍生物。 Chorus过去被认为与Hiss无关，它能传播进等离子体层中，随后变成Hiss。

可用光学-机械方式冷却到极低温度的微型装置

近年来，科学家研制出了能够与光强烈耦合的微型机械装置，将它们集成到光腔中，它们就能与光耦合。人们的一个主要目标是用光学-机械方式将这些装置冷却，将所有热振动都冻结，从而使物体的运动最终受限于量子力学波动。这将使科学家有可能研究机械物体的一系列新的量子行为。Thomson等人报告了这样一个体系的一种改进设计，它涉及夹在两个刚性高质量镜面之间的一个可移动的膜。在以前的设计中，其中的一个镜面必须弯起来充当一个微型振荡器。这种新装置能够实现相当大程度的冷却，从室温冷却到6.8 mK。用这一体系最终将有可能达到量子极限基态。

洋葱一样的多膜水凝胶

基于多糖的水凝胶有可能用于药物输送体系及组织工程应用中，如用作一种基质，来促进自然组织再生。Ladet等人利用一个由多个步骤组成的中断胶凝过程来生成具有多膜洋葱样及管状架构的复杂水凝胶。新获得的结构来自壳聚糖（chitosan）或藻酸盐（alginates），它们都是生物相容性天然聚合物，它们新颖的层状结构形成空的“膜间”空间，适合细胞或药物导入。起始水凝胶可以是任何形状，可生成的层数原则上是无限的。在最初的实验中，研究人员在壳聚糖水凝胶中培养软骨细胞。这些实验表明，这种架构有成为人工组织基础的潜力。

可用光学-机械方式冷却到极低温度的微型装置

近年来，科学家研制出了能够与光强烈耦合的微型机械装置，将它们集成到光腔中，它们就能与光耦合。人们的一个主要目标是用光学-机械方式将这些装置冷却，将所有热振动都冻结，从而使物体的运动最终受限于量子力学波动。这将使科学家有可能研究机械物体的一系列新的量子行为。Thomson等人报告了这样一个体系的一种改进设计，它涉及夹在两个刚性高质量镜面之间的一个可移动的膜。在以前的设计中，其中的一个镜面必须弯起来充当一个微型振荡器。这种新装置能够实现相当大程度的冷却，从室温冷却到6.8 mK。用这一体系最终将有可能达到量子极限基态。

双色蜡蘑基因组序列已被确定

双色蜡蘑（Laccaria bicolor）生活在树根上，与树根是一种共生关系，其地面之上的果肉部分呈现为双色蘑菇。现在，它的基因组序列已被确定，而且该基因组的关键特征也已通过转录分析定性。该研究为了解菌根共生（指根与土壤 真菌的结合，它对植物生产力至关重要）的机制提供了线索。演化及植物生物学家将对它非常感兴趣，因为它揭示了植物-真菌相互作用是怎样随时间推移来影响基因组的。

Bcl-2类蛋白Hax-1的功能

Bcl-2类蛋白广泛涉及细胞凋亡，尽管它们到底是保护细胞不发生凋亡还是诱导细胞发生凋亡的并不清楚。这项研究为了解Bcl-2家族成员Hax-1的功能提供了线索。Hax-1帮助线粒体菱形蛋白酶PARL处理线粒体蛋白酶HtrA2。HtrA2的蛋白酶活性在淋巴细胞及纹状体神经元中都是抑制凋亡所必需的。

终于把这两期的都补上了，嘿嘿。

chemytwei

2008年3月13日《自然》杂志内容精选
“湾流”对大气高层的影响
“湾流”是一个大西洋暖流，它将热量向北输送，使西欧在冬季要比北美明显温暖。人们知道它会影响短期天气现象，如地表风及气旋的形成等，但它对长期气候及大气高层的效应却不是很清楚。现在，将天气分析、卫星数据及一个大气环流模型结合起来的一项研究显示，“湾流”的影响在大气层中远远高于地表的部分也能感受到。该洋流形成一个由上行运动的大气构成的高墙，该高墙穿进对流层中，支持深层的雨云。这为“湾流”影响局部气候提供了一个通道，“湾流”还可能通过这个通道利用对行星波传播的效应来影响远距离之外的其他地方的气候。

  一类新的家畜用驱虫药被发现

  用药物来控制家畜的病原性蛔虫的方法(这是现代家畜管理的一个重要工具)，因目前可供使用的所有3类驱虫药的多药物抗药性的传播而正在被葬送。在过去25年里，除了环缩酚酸肽之外(该药用于猫，而不能用于家畜)，没有新类别的驱虫药进入市场。现在，Kaminsky等人报告，他们发现了一个新类别的驱虫药——胺基乙腈衍生物，它似乎是通过线虫特有的乙酰胆碱受体发挥作用。它对各种不同的家畜病原体都有效，而且如果被证明对动物成功的话，也许还可能用于人类，因为人体寄生虫的抗药性也在增强。

  PKM2在癌细胞代谢中的作用

  胎儿组织和肿瘤等迅速增长的组织中的代谢调控往往与大多数正常成年组织不同，很多肿瘤细胞已知表达糖酵解通道酶——丙酮酸盐激酶(PKM2)的M2(胎儿)形式，而不是表达成年M1异形体。本期Nature上两篇相联系的论文专门对PKM2在肿瘤细胞中的作用进行了研究。在第一篇论文中，PKM2通过蛋白组筛选方法被识别为一种磷酸化酪氨酸结合蛋白。内生PKM2被一种不能结合磷酸化酪氨酸的点突变体取代，这会影响癌细胞在实验中的生长，说明通过磷酸化酪氨酸结合来调控PKM2活性对于癌细胞增殖是必须的。在第二篇论文中，PKM2被发现促进肿瘤生成，并且会将细胞代谢变成乳酸产生量增加、耗氧量减少的状态。这种模式很像Otto Warburg上个世纪30年代所观察到的Warburg效应，即很多癌细胞要通过糖酵解产生能量，之后是在细胞质中进行的乳酸发酵，而不是更常见的丙酮酸盐的线粒体氧化。

  用DNA搭建超级分子结构的方法

  通过利用分子的可编程性来控制它们的相互作用，科学家已经从DNA获得了各种有特定规律的材料和纳米结构。但用当前的制造方法制备更大、更复杂的三维结构将需要数百个独特的DNA链，这是一个与现实相差很大的命题。现在已经有了办法。来自杜克大学的一个小组开发出一种模块化方法，它就像是一种用DNA来搭建的“乐高积木”。少量DNA分子通过程序控制折叠成一个基本结构单元，然后4个、20个或60个该单元的拷贝根据反应条件分别组装成四面体、十二面体或巴克球。其他复杂结构也应当可用这种办法来组装。

  影响溪流及河流清除硝酸盐速度及效率的因素

  生物圈中所增加的氮约有1/4是从河流输送到海洋或内陆流域的，这说明相当大的氮汇(很可能是溪流和河流本身)一定存在于景观中。Mulholland等人发表了来自在美国和波多黎各的原始流域、城市流域及农业流域的72个小溪中所进行的氮稳定同位素示踪实验的数据。通过生物吸收和脱氮所发生的硝酸盐清除速度通常随硝酸盐浓度增加而增加，但硝酸盐清除效率会随硝酸盐负荷的增加而降低。这些发现凸显了减少进入河流的氮负荷的重要性，因为当地溪流清除过量硝酸盐污染的能力会因土地利用变得更加集约化而降低。利用一个溪流网络作为模型来将这些结果放大到整个河流网络的研究表明，溪流中过量的硝酸盐会使向其他流域输出的那部分硝酸盐不成比例地增加，会降低小溪流相对于大溪流作为硝酸盐汇的作用。

  多样性与生产力之间在演化时间尺度上的关系

  若干研究表明，物种多样性与生态系统生产力之间在短时间尺度上存在正相关，但我们对它们在演化时间尺度上是怎样关联的知之甚少。用细菌作为实验模型是解决时间尺度问题的一个办法。在用演化约500代的荧光假单胞菌微环境所做的一项实验中，由环境异质性和扩散所驱动的适应性辐射，导致了功能多样性和生产力(二者都在中间扩散速度时达到峰值)之间一个正相关的重新形成。这表明，演化多样化过程在形成自然界的群落及生态系统特性的过程中起中心作用。

  与一种脱水酶相关的烯丙基羰自由基

  在人的肠道中，名为Clostridium difficile的细菌(是世界范围内医院感染的一个普遍原因)把L-Leucine既当一种氧化剂利用又当一种还原剂利用。发酵过程涉及一个在化学上要求很高的脱水步骤，该步骤是由一种含有铁—硫团的脱水酶催化的，被认为涉及羰自由基。这个设想已经被确认，因为科学家识别出一种结合到这种脱水酶上的与产品相关的烯丙基羰自由基。以前所描述的自由基酶需要辅酶B12、S-腺苷甲硫氨酸或氧等自由基生成剂的帮助。但这样的帮助对C. difficile 2-hydroxyacyl-CoA脱水酶来说是不需要的，从而使得这种酶成为生物化学中一种前所未有的酶。在厌氧环境生长的其他细菌中也许能找到类似的酶。

chemytwei

2008年3月20日《自然》杂志内容精选
封面故事：

  水问题专刊
全世界10多亿人缺少安全饮用水，超过20亿人几乎没有或根本没有卫生设施。在发展中国家及发达国家，由人类活动所产生的污染物越来越多地进入水源。世界是否能够、是否愿意为不断增长的人口提供生命之水？本期Nature专刊从科学、经济和政治层面探讨全球水问题。

  James Bartram概述了世界卫生组织的政策制定者们在规划发展中国家的卫生革命方面所面临的挑战。在多数国家，农业灌溉占淡水使用量的大部分，超过饮用水和家庭用水，但能源生产中水的使用量也在快速赶上来。Mike Hightower和Suzanne Pierce介绍了目前正在制订的、可以改进能源部门用水情况及用水效率的措施。也有人提出，区域土壤水分预测模拟是否也能起到这种作用？抗旱作物和精细耕作怎样用更少的水来满足需要？印度有足够的水来满足其目前的需要，但随着人口增长，对水的需求也将增长。Daemon Fairless对一项通过将河流连接到一个庞大的运河网络中来满足该国水需求的宏大计划进行了分析。对新的水净化技术进行研究的需求也很迫切。在一篇内容广泛的综述文章中，Mark Shannon等人突出介绍了目前正在开发中的技术，我们希望这些技术能够在今后几十年里为我们提供饮用水。水几乎到处都是，但物理学家仍然在用不同理论来解释其结构。与此同时，Books&Arts栏目对一个关于水安全及受到水的惊人模式启发的两个美术家的纪录片进行了分析。

  钕—钐同位素系统及行星组成

  钕—钐同位素系统有两个有用的同位素时钟。钐-147衰变为钕-143是关于古火山岩年龄及来源研究的一个主要工具。而钐-146(半衰期相对较短，为1.03亿年)衰变为钕-142是一个用来确定行星类天体中地幔分异时间的高精度工具。然而，年代学假设，整个行星的组成与被称为球粒陨石的原始的、未分异的陨石组成是相同的。因此，球粒陨石与陆地样品之间在钕同位素比例上的差别也许能够指示上层地幔的早期分离，或能指示地球整体上具有一种非球粒陨石组成。Caro等人为16种火星陨石提供了高精度钕同位素数据，并且发现，火星也有一种非球粒陨石组成。这说明地球、月球和火星都是在太阳系内某个地方通过吸积形成的，钐/钕比例要比在小行星带(被认为是球粒陨石的来源)中吸积的物质的这一比例高出约5%。

  现代叠层石是古生态系统残留物

  叠层石是活的分层结构，由微生物所形成的生物膜(通常为蓝绿藻)与粒状物的沉积相结合而在浅水中形成。它们今天比较罕见，但大约20亿年来，在它们35亿年前进入化石记录之后，它们是地球上生命的主要证据。现代叠层石仍然像它们那些已成化石的祖先一样。但现代微生物是古生态系统的残留物呢，还是仅仅是有着相似生活方式的后来者？对现代叠层石和凝块叠层石(英文名为thrombolites，像叠层石，但有不规则的内部结构)中的噬菌体群落所作的一项环境基因组研究表明，与叠层石相关的噬菌体彼此之间极不相同，与迄今所研究过的生态系统也极不相同。该发现支持了这样一个假设：现代叠层石是古生态系统的残留物。

  种群规模变化及其调控因素

  昆虫、鱼、鸟和哺乳动物的种群大小在不同年份之间变化很大。这种变化通常仅被看作“噪音”，是揭示内在丰度模式的一个障碍。这种现象导致了关于种群数量增长是否会由于资源有限而大量减少的问题出现分歧的理论。Minto等人采用一种新方法来解决这一问题，即把重点放在以前被认为是一种障碍的变化本身的模式上。他们认为，如果种群按照其大小调控的话，那么在可变化的数据上应当有能看得出来的模式。这个假设得到关于鱼类物种的全球数据库的一项研究的支持。所作预测与所有种群大小都相关，尤其是揭示了这样一个事实：种群规模越小，变化将越大。如果仅仅考虑一个种群的平均数量，就会错过这个事实，就会增加使种群数量跌落到灭绝程度的风险。

  惩罚似乎并不是为了促进合作

  人们提出很多理论来解释人类合作的演化。其中一个理论是，代价高昂的惩罚可以促进合作。该理论认为，尽管那些实施惩罚者要付出代价，但人人都能受益于平均结果。但是我们的互动大多数都是重复的，在这些情况下惩罚会导致报复。Dreber等人采用一种基于“囚徒困境”游戏的实验经济学方法发现，惩罚会增加合作的频率，但不会增加平均报偿。成本高昂的惩罚不会为集体提供整体优势。而且最终获得最高总体报偿的成员(“赢家”)倾向于不采用惩罚，而那些获得最低报偿者(“输家”)最经常使用惩罚。似乎成本高昂的惩罚的形成并不是为了促进合作，而是为了其他某种目的。

  解读思想也许将不再是科幻

  最近的功能性核磁共振成像(fMRI)研究表明，根据由不同类别可视图像所激发的活动模式，有可能推断出视场中的简单模式，或推断出它属于哪个类别。Kay等人将这种方法又向前推进了一步。他们新开发出的一种解码方法(基于量化感受模型，这种模型对视觉刺激与早期视觉区域中fMRI活动之间的关系进行定性)能够以高准确性识别一个观察者所看到的特定自然图像，即便该图像是从1000个不同图像中随机选出的；而且原则上还能识别出多达1011个。这个结果促使人们去想：也许很快就有可能去解码如视觉表象和梦境等主观感知体验，这是一个以前仅限于科学幻想领域的思想。

  记忆性CD4 T细胞的起源

  这项研究所探讨的是T细胞生物学中的一个基本问题：记忆性CD4 T细胞的发育起源。在关于长寿命、记忆性CD4 T细胞的起源，以及关于effector CD4 T细胞如CD8 effector T细胞是否能够充当记忆细胞发育“先祖”的领域，已经存在相当大的争议。Harrington等人利用一个新颖的细胞因子报告转基因体系来评估专一的IFNg-producing effector T细胞与记忆T细胞后代之间所存在的一个可能的细胞系联系，发现了记忆T细胞来源于effector CD4 T细胞库的证据。这项工作对于疫苗开发和自身免疫性，以及对以确定记忆性CD4 T细胞的分子结构为目的的未来的研究工作都有参考价值。

pietyknight

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Nature 452: 7186        27 March 2008
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（选自英国Nature杂志，2008年3月27日出版）


封面故事： 人类最早定居欧洲的时间已确定
The first hominin of Europe
石器时代考古学中最有争议的话题之一是人类最早是什么时候在欧洲定居的。这个时间一直都非常难以确定，因为已知最早的定居点的年代难以精确确定，而且这些地点只有石器而没有人类残骸。 现在，随着一块与来自西班牙北部Atapuerca出土人类化石的著名地点的 Sima del Elefante洞穴沉积物的石器及动物骨头相关的人类下颚骨的发现，这个问题已经变得比较清楚了。 研究人员利用不同年代测量方法，将所发现化石的年代确定为在距今110万年和120万年之间，从而使得这一地点成为关于人类定居欧洲的最古老及年代记录最准确的地点。本期封面所示为所发现化石中关键的一个，即人类下颚骨碎片ATE9-1，现存于西班牙布尔戈斯的“国家人类进化研究中心”（CentroNacional de Investigación sobre la Evolución Humana）。（Letter p. 465）

分析复杂疾病病因的分子网络方法（Complex diseases: Obesity gets complicated）Genetics of gene expression and its effect on disease / Variations in DNA elucidate molecular networks that cause disease
复杂的人类疾病源自很多遗传及环境因素的相互作用。为了描绘出造成肥胖症的各种因素的一个画面，研究人员将基因表达作为来自年龄在18-85岁之间的数百位冰岛人的血液和脂肪组织中的一个量化特征进行了评估。结果显示，对身体质量指数较高的人来说，在脂肪组织中有出现某种特征的基因激发模式的倾向，而在血液中出现这种倾向的程度要小得多。由脂肪组织数据所构建的一个转录网络与一个基于小鼠脂肪组织数据的网络有显著的交叠。有一种观点认为，复杂疾病是受到基因及环境影响的分子网络的紧急特性。对这一观点的实验支持来自用小鼠进行的一项研究。研究人员对小鼠基因表达网络所发生的扰动进行了分析，这种扰动和与肥胖症、糖尿病和动脉粥样硬化相关的代谢特征相关联。三种基因，即Lpl、Lactb 和 Ppm1l，被发现是以前未知的肥胖基因。这种“分子网络”方法让我们看到这样一个前景：治疗方法也许应以整个“疾病网络”为目标，而不是以一、两个特定基因为目标。（Article p. 423）（Article p. 429）

脑中一种新的信息存储形式（Synaptic plasticity: A new form of information storage）Compartmentalized dendritic plasticity and input feature storage in neurons
Losonczy等人描述了突触弹性的一个新颖机制，按照这个机制，高层次信息可以存储在局部树状分支尖峰信号（dendritic branch spikes）的向前传播中。本文作者们报告说，分支与躯干之间的耦合不像以前所认为的是静态的，实际情况是，分支弹性的一种关联形式允许神经元编码输入信号的时空关联。被称为“branch strength potentiation”的这一机制有可能代表着脑中一种以前没有被发现的信息存储形式。（Article p. 436; News & Views）

造血干细胞向血液中的释放由生物钟调控（Stem cells: A question of timing）Haematopoietic stem cell release is regulated by circadian oscillations
造血干细胞（HSCs）在血液中循环，从血液中到全身各处。现在，这些细胞向血液中的释放被发现是由身体节律调控的。在小鼠体内，HSCs响应于由连续光照或12小时的时差所诱导的节律振荡而发生显著波动。细胞激素CXCL12在干细胞中表达的时机，也因由骨髓中的神经元局部发出的肾上腺信号而与这种振荡同步。在动物休息过程中干细胞向血液中有节奏的释放说明，该现象在再生中有可能扮演一个角色。（Article p. 442; News & Views）

自旋-轨道耦合效应并非可以忽略（Carbon nanotudes: Spinning into control）Coupling of spin and orbital motion of electrons in carbon nanotubes
基于碳的材料被认为是自旋电子及自旋量子位等应用中很有希望的候选材料，因为它们的电子自旋被认为异常稳定。尤其是，过去人们曾假设电子自旋与其轨道运动的效应（自旋消相干的一个来源）是可以忽略的。现在，Kuemmeth等人否定了这一假设。根据关于高质量的、干净的单壁碳纳米管的一组详细的电子输送测定结果，他们观测到了电子自旋-轨道耦合的直接特征。这一发现可能会导致在纳米管中实现量子位的新的设计原理。而且，所观测到的自旋-轨道耦合也许还能被证明是一种很有价值的工具，可以作为碳纳米管中电子自旋的全电控制（all-electrical control）的一个机制。（Letter p. 448; News & Views）

采用乙醛的Mannich反应的有效催化条件被确定（Organic synthesis: More Mannich reactions）Proline-catalysed Mannich reactions of acetaldehyde
传统上，有机化学反应催化剂不是酶就是金属复合物。但是最近，小的有机分子（被称为有机催化剂）突然进入了人们的视野。有机催化剂对于催化一系列有用的反应很有效，包括被称为Mannich反应的一个碳-碳键形成过程。但遗憾的是，当使用最简单的基质乙醛时，这些反应总会失败。现在，Yang等人通过确定采用乙醛的Mannich反应的有效催化条件，填补了有机催化领域的这一空白。这一成果大大扩充了有机化学家的化学“工具箱”，对于合成手性、生物活性化合物将尤为有用。（Letter p. 453）

海洋的氧化还原状态（Oxygen steps in the ocean）Tracing the stepwise oxygenation of the Proterozoic ocean
地球大气中氧的生成，被认为是在元古宙（Proterozoic Eon）将要开始及结束时（距今大约25亿年至5.5亿年前）分两步进行的。然而， 人们对发生在这两个步骤之间的海洋的氧化状态及深海氧化的时间却仍然很不了解。现在，Scott等人利用来自黑页岩的钼及总有机碳数据来了解海洋的氧化还原状态。钼是营养循环过程的一个重要参与者，其供应状况对地球的氧化还原状态是高度敏感的。他们获得的结果为地球上氧的生成的历史背景提供了一个新的说法，并且对于研究地球上动物出现之前的事件也将有参考价值。（Letter p. 456）

熔岩生成的主导控制因素是地幔温度上升（Continental rifting: Lower crustalinclusion）Lower-crustal intrusion on the North Atlantic continental margin
当大陆分裂时，裂开的过程有时伴随着大量熔岩的产生，然而所产生的熔岩总量却不确定，因为所产生的熔岩只有一部分喷发到地表。而且，岩浆作用的原因仍然有争议，尤其是关于它是否是由地幔温度升高造成的。Robert White及本文其他作者发现，在北大西洋的法罗群岛附近，绝大多数玄武岩都是向内侵入到了大陆-海洋过渡带，而不是向外伸出地表。他们发现，这种熔岩作为岩床侵入到了下层地壳中，与大陆构造相交叉，而不是像人们经常所假设的那样成为一个由100%熔岩构成的“底板”（underplate）。本文作者得出结论认为，他们的结果表明，熔岩生成的主导控制因素是地幔温度上升，其生成并不要求在断层之下发生比较活跃的小规模地幔对流，也不要求在大陆分裂时存在富集地幔（fertile mantle）。（Letter p. 460）

生物复杂性与其演化能力之间的关系（Evolution: Complexity no handicap）Pleiotropic scaling of gene effects and the 'cost of complexity'
随着越来越多基因组序列数据的获得，研究人员就可以通过复杂的分析来研究有关遗传及表现型的演化生物学问题。Wagner等人通过测定基因多效性（pleiotropy，即一个基因突变所产生的多种效应）在小鼠骨架特征上的效应，对演化生物学中的一个基本问题——生物复杂性与其演化能力之间的关系进行了探讨。关于小鼠基因组中影响70个骨架特征的102个定量特征位点的数据表明，对于高等生物来说没有“复杂性成本”（cost of complexity），因为大多数突变只影响很少的特征，而且这些效应的大小并不会增加复杂性。（Letter p. 470）

昆虫激素对雄性和雌性果蝇的不同影响（Insect pheromones: Scent different ways）The Drosophila pheromone cVA activates a sexually dimorphic neural circuit
尽管两性之间存在极大的行为差异，但令人吃惊的是，对任何物种，研究人员都几乎没有发现能够将雄性与雌性脑区分开来的解剖特征。现在，用果蝇所做的研究工作揭示了雄性和雌性之间在其对昆虫激素cVA (cis-vaccenyl acetate)的反应方面存在差异的一个引人注目的例子。雄性释放该激素，而雄性和雌性都能探测到该激素，而且它们都是通过其触须中明显完全相同的神经回路来探测的。 该激素的气味诱使雌性去接受雄性，但在作为竞争对手的雄性身上，它却抑制求偶行为。用来获得这一发现的单一神经元跟踪方法也应当可用来研究其他通过遗传手段能够跟踪的物种的神经系统，如小鼠。（Letter p. 473）

小鼠对向上运动的目标特别敏感（Vision: Things are looking up）Molecular identification of a retinal cell type that responds to upward motion
任何神经回路（如眼睛中的视网膜）的功能与其连接情况直接相关，这是由不同类别神经元的功能及其对伙伴的选择决定的。这些特征由每个神经元的基因组成及分子相互作用决定，但一直难以从基因层面上到细胞结构和回路功能层面上建立一个连续的联系。In-Jung Kim等人研究出一个解决这一问题的新颖的交叉学科方法，并将其应用于视网膜神经节细胞。他们发现了一种新型的视网膜神经元，是由一个基因标记识别出的，这种神经元具有一个独特的细胞形状和一个独特的功能。这种类型的所有细胞都指向一个方向。令人惊异的是，这些细胞对在通过生物物理方法根据其结构预测出的方向上（即向上的方向上）运动的目标反应最好。该发现提出了一个有趣的问题： 为什么小鼠会对向上运动如此敏感？（Letter p. 478）

与植物气孔闭合有关的一种蛋白（A stomatal ion channel）CO2 regulator SLAC1 and its homologues are essential for anion homeostasis in plant cells / SLAC1 is required for plant guard cell S-type anion channel function in stomatal signalling
叶子下面的气孔控制植物与大气之间二氧化碳和水的交换。气孔孔径由跨越保卫细胞（guard-cell）膜的离子和代谢物的运输来调控。此前，没有植物胞质膜阴离子通道亚单元被克隆出来，这也许有点让人吃惊，而且研究表明，动物阴离子通道的同源基因并不编码植物的功能性离子通道。现在，两个独立的研究小组发现了一种蛋白，它是S-型阴离子通道功能的一个必要成分，是气孔响应于各种生理及压力刺激而闭合所必需的。被称为SLAC1的这种蛋白是真菌和细菌二羧酸/苹果酸运输蛋白的一个“远房亲戚”（亲缘关系较远的同源物）。（Letters pp. 483, 487）

SIRT6与端粒调控的关系（Telomere regulation）SIRT6 is a histone H3 lysine 9 deacetylase that modulates telomeric chromatin
哺乳动物Sir2因子SIRT6曾被发现调控基因组稳定性、与衰老相关的病变及调控小鼠的寿命，但SIRT6发挥功能的分子机制以前并不知道。现在，研究表明，在哺乳动物端粒上调控染色质架构的是一种组蛋白去乙酰基酶。SIRT6的删除导致端粒功能丧失和细胞衰老。SIRT6是WRN的稳定关联所必需的，后者是一个在Werner综合症（一种引起衰老加速的症状）中发生突变的因子。（Letter p. 492）

chemytwei

2008年4月3日《自然》杂志内容精选
封面故事：首次实时观测核糖体在蛋白合成中的步骤

  晶体学和低温电子显微镜领域的最新进展，增进了我们对核糖体在蛋白合成，即将由信使RNA(mRNA)代码所编码的信息翻译成一种多肽的过程中所起作用的认识。现在，Jin-Der Wen等人完成了一项了不起的工作：他们用光镊子跟踪了大肠杆菌核糖体对一个mRNA的翻译过程，一次跟踪一个密码子。他们跟踪到了一个mRNA被展开和翻译的过程。他们发现，翻译并不是一个连续的过程，而是经过几个相继的转位和暂停周期。每个周期包括三个核苷酸的一个转位步骤，在不到0.1秒的时间内完成，然后是几秒钟的暂停。这是对核糖体结构在翻译过程中沿mRNA所经历的物理步骤的首次实时观测，所获得的单分子分析结果可以用来解决翻译过程中用传统宏观方法不能触及的问题，包括翻译基因调控及翻译的保真程度。

  用来搜索太阳系外行星的新装置

  太阳系外行星目前的数量为277颗，其中没有一颗像地球。它们大多数是作为恒星光谱线上的一个多普勒频移被探测到的，这种方法可以“看到”质量小到约为地球5倍的行星。如果要用这种观测方法发现地球大小的行星，需要提高谱图波长校正水平来获得更好的多普勒频移分辨率。被称为astro-comb的一种新开发的仪器，通过使激光频率梳(一种使实验光谱发生革命性变化的装置)适应天体物理学的需要而做到了这一点。

  物质的超绝缘状态有了实验证据

  将紊乱引入很薄的超导膜，会诱导生成一种液滴状的电子结构。该结构中有超导“岛屿”，它们浸没在一个正常的基质中。通过微调这种紊乱状态，该体系可从超导体变成绝缘体。本期《自然》上的一篇论文，为物质的一种以前没有定性的“超绝缘”状态(它相当于电阻无限大的超导体的一个“镜像”)参与了这一过程提供了实验证据。在从超导体变成绝缘体的过程中，形成了一种独特的导电状态，即一种库柏对绝缘体，它具有热激发的导电性。用氮化钛薄膜所作的实验表明，在一定的温度下，一种库柏对绝缘体会成为一种超绝缘体，它是一种与超导类似的状态，即它会被一个强度足够大的临界磁场破坏，并且在一定的临界电压下也会消失。

  大陆相对于地球自转轴的运动

  人们所观测到的大陆相对于地球自转轴的运动可能是由于整个地球相对于其自转轴的转动(真正的极移)，或是由于各构造板块的运动。为了区分这些过程，Bernhard Steinberger和Trond Torsvik计算了过去3.2亿年在一个古地磁参照系中大陆运动和转动的全球平均值。他们识别出两个成分：一个是稳定的向北运动；另一个是在一定的时间间隔内顺时针和逆时针的转动，他们将后者解释为真正的极移。

  线粒体残迹的功能

  微孢子虫是包括人类在内的其他真核生物的高度专业化的专性细胞内寄生虫。它们在过去长期被认为是真核生物演化的一个早期阶段的遗迹，这个阶段是在生物获得线粒体之前。但最近的研究工作使这个问题变得复杂了，因为研究人员发现，它们含有一个很小的线粒体残迹，被称为mitosome。mitosome的功能还存在争议，但微孢子虫基因组已知编码线粒体铁—硫团结构的几个组分。现在，Golberg等人描述了两种微孢子虫的几个铁—硫团组分的克隆、定性和亚细胞定位。虽然一些组分定位于mitosome，但其他组分则是在胞质中，这便提出了关于它们的功能是怎样协调的问题。他们获得的数据支持这样一种观点：mitosome的一个关键作用是在包括Nar1和Rli1在内的胞质铁—硫蛋白的生物合成中，它们对细胞生存至关重要。

chemytwei

2008年4月10日《自然》杂志内容精选
封面故事：

  不同动物之间的演化关系
分子数据的积累正在改变我们对主要动物类群之间演化关系的认识。这一领域的早期工作依赖于少量基因的数据，但全部测序的基因组序列及所表达的序列标记(ESTs，从大量互补DNA克隆获取的短的亚序列)数据的问世意味着，动物界大部分的物种现在都可以进行这种分析了。一项新的研究描述和讨论了几乎40兆碱基对的EST数据，它们来自属于21个门的动物，其中包括11种以前没有基因组或EST数据的动物。研究所获结论证实了由解剖学早已确立的观点，其中包括贝类的单源性，即它们起源于一个共同的祖先，尽管其种类多样。该研究还揭示了新的、有趣的演化关系，包括早期胚胎螺旋形卵裂的单一起源。本期封面用图示方式反映了动物的多样性，其中包括藤壶、带鱼、箭头蠕虫和天鹅绒虫、水母及海蜘蛛。

  Clathrin在保持上皮细胞极性中所起的作用

  Clathrin在胞质膜上各种不同的运输和信号作用过程中都扮演一个必不可少的角色，它在细胞内运输过程中所起的很多作用也开始浮现出来。现在，Deborde等人报告了对clathrin参与基侧胞质膜蛋白的生物合成整理过程的一个要求，该要求涵盖范围之大让人吃惊。上皮细胞的很多功能取决于极性，所以将蛋白整理进顶部和基侧区域具有根本性的重要性。由RNA抑制在上皮细胞中所造成的clathrin抑制诱使多数基侧蛋白中极性的丧失，但并不破坏顶端蛋白的极性。生物化学和活体成像实验都表明，clathrin损耗会在整个“高尔基”网络上引起基侧胞质膜蛋白的错误整理。

  挑战热力学第二定律的极端量子力学实验

  Erez等人通过对量子力学中一个迄今未曾探索过的体系的预测，涉足了一个未知的领域，在这个体系中，热力学第二定律或认为热量总是由较热的地方向较冷的地方流动的常识都不再适用。他们所做的研究工作在一篇评论性文章中被比作是用量子力学方式唤醒“麦克斯韦妖怪”。在这项研究工作中，量子测量的过程似乎控制着热力学行为。所考虑的体系由两个能级组成，其周围是一个“热浴”，它能供应或吸收任意数量的热量。在这样的两级量子体系中，进行测量的动作会使它们松弛而减速(Zeno效应，即一个被连续观测到的不稳定的粒子从不衰减)或加速(反Zeno效应)。后一个效应与体系及“热浴”的熵和温度的下降有关，而前一个效应则导致加热及更高的熵。这种行为破坏了标准的热力学定律。从实践角度来讲，这些异常也许会为在量子体系中非常快地控制热和熵提供可能性。

  关于“非凡光传输”现象的一个新理论

  “非凡光传输”取名于1998年的Nature杂志上介绍该现象的研究论文的题目。该现象是光穿过孔径小于光波长的金属膜时出现的。在特定的波长下，所传输的光的量远远大于这样小的孔所预期的传输量。为该现象寻找一个解释的工作一直集中在所谓的表面等离子体上，即被认为能够传输光的金属膜中的电子激发上，但关于其中所涉及的精确的物理机制却存在激烈争论。现在，Haitao Liu和Philippe Lalanne根据关于分散在亚波长小孔上的光波的详细的显微镜画面建立了一个理论，该理论调和了各种不同的观点，因为它将表面等离子体模式及其他电磁场都考虑了进去。这一新模型准确预测了传输光谱中的各种特征，并且还有可能用作设计纳米光学装置的基础。

  原始森林能够维持大气层的可持续性

  由飞机飞过亚马逊雨林所作的测量显示，下层大气中有浓度异常高的羟自由基。羟基是大气中主要的氧化剂，过去的传统观点是，森林所排放的大量碳氢化合物可大大减小大气的氧化容量。新的数据表明，事实并不是这样的，原始森林能够非常好地“管理”大气的可持续性。对这一现象的一个可能的解释来自一项模型研究及实验室实验的结果：羟自由基也许可通过挥发性有机化合物(主要是异戊二烯)的自然氧化来有效地得到循环。所以，在没有外部影响时，森林似乎能够维持一个良性的大气层。但在存在森林砍伐及人为排放NO的地方，光化学污染仍然是可能发生的。

  关闭学校能否有效遏制流感疫情

  面临流感疫情的公共卫生部门可以采取的一个选择是，将所有学校都关闭。兹事体大，但是否有效？关于这个问题缺少可靠的数据，但联系整个法国1000多位医务工作者的Sentinel网络提供了一个资源，它能通过将整个法国21年间每天所报告的流感类疾病病例记录与学校关闭的日期(学校放假的时间在法国不同地方是错开的，以减小季节性因素的影响)进行对比来解决这个问题。该研究得到的答案是“的确有效”，流感对儿童的传播率降低约20%，尽管对成年人没有效果。这相当于如果在疫情发生期间关闭学校，总发病率预计将减少约15%，这个结果足以减轻医疗卫生系统所承受的压力，但却不会阻止疫情发展。

  关于造血作用的主流模型受到质疑

  在目前关于造血作用的主流模型中，T细胞被认为来自淋巴限制的常见淋巴原始细胞，而骨髓细胞(包括粒细胞和巨噬细胞，主要见于骨髓和脊髓中)被认为来自专为生成骨髓细胞的原始细胞。本期Nature上两篇论文所报告的证据与这一模型相矛盾。这两篇论文的作者们在成年胸腺中只发现了一种类型的原始细胞，它既具有形成T细胞的潜力又具有形成骨髓细胞的潜力。T细胞是由胸腺中较早的一组细胞产生的，这组细胞已经失去了产生B细胞的能力，但仍能产生巨噬细胞及具有形成T细胞、NK细胞(即“天然杀手”细胞)和树状细胞潜力的细胞。这些结果支持一个关于成年造血作用的模型，即在T细胞和B细胞分叉点上的先祖细胞保持着形成巨噬细胞的潜力。

chemytwei

2008年4月17日《自然》杂志内容精选
封面故事：格陵兰冰层在融化

  世界上大约1/10的冰都在格陵兰，但这个地方的冰层也许在融化。来自GRACE项目(即“引力恢复实验和气候实验”项目，由两个空间探测器执行)的数据显示，在2002年和2006年间，这里的冰层每年损失150到250立方公里。但其他指标一直存在矛盾，而且关于这种融化过程对全球海平面到底有什么效应的问题也难以回答。在本期的一篇新闻特写文章中，Alex Witze提出了3个密切相关的问题，试图以此确定目前人们关于格陵兰所发生的事情的一致观点。第一个问题是，气候变暖是否已经在进行当中，因为今天的二氧化碳排放将会使明天的海洋温度上升到足以使冰层结构越过一个不可逆转的点的程度。第二个问题是，我们距离这个临界点还有多远？第三个问题是，随着时间的推移，这种融化速度会快到什么程度？现在，科学家正在根据已经看到的变化重新审视认为这样的过程需要千年以上时间的假设。

  证明e/4准粒子存在的证据

  在传统量子霍尔效应中，一个二维电子体系的霍尔阻力在一个外加磁场下按h/e2的不连续阶段增加(这里h是基本普朗克常数，e是电子电荷)。但当电子之间存在强相关时，带有分数电荷的准粒子就会形成，霍尔阻力平台会出现在h/e2的分数值上。关于这些凝聚态物质体系的大部分研究工作都集中在奇数分母的分数值上，但5/2态却非常重要，因为它被认为是以带有电荷e/4的准粒子为特征。这些粒子由不同寻常的“non-abelian”量子统计来描述，在其中，两个准粒子的互换会改变体系的状态，这与费米子(如电子)或玻色子(如光子)形成对比，后者只是增加一个相。现在，Dolev等人报告了关于在一个超净二维电子气体中由5/2态所产生的噪音的数据，这些数据令人信服地说明了e/4准粒子的存在。

  捕捞对鱼类资源的威胁

  生态学家早就怀疑，被捕捞的鱼类资源的丰度的波动大于未被捕捞的鱼类资源的丰度的原因与它们被捕捞的事实本身有关。为了解释这种现象，人们提出了三个主要假设。第一个是，变化的渔业压力本身直接增加了鱼类资源存量的可变性。另外两个假设与“年龄截断效应”有关：不是成熟鱼的减少使得幼小种群更易受环境变化影响，就是它通过改变内在生长速度等因素而使得种群动态不稳定。一个关于“加利福尼亚洋流”渔场中鱼苗种群的50年记录被用来区分这些可能性。没有发现支持第一个假设的证据，对第二个假设的支持也几乎没有，找到支持依据的是第三个假设：渔业生产增加种群动态的不稳定性，能导致在渔业资源存量系统性下降之前所出现的不稳定的突增和突减。这意味着，如果没有捕捞政策限制资源枯竭，很多有重要经济价值的渔场将会崩溃。

  量子多体体系中的松弛过程

  在一般性的、隔离的多体量子体系中，非平衡动态预计会导致热化，即松弛到宏观数量的值是静止的状态，这样的状态对于很多不同初始条件来说是普遍性的，并且用统计力学方法是可以预测的。然而，多体量子力学的什么特征使得量子热化成为可能并不清楚，而且有人甚至还提出，统计力学对这样的体系可能会给出不正确的预测。Rigol等人发现，一个隔离的一般性量子多体体系的确能够松弛到一个由标准统计力学方法可以很好描述的状态。热化发生在各个本征态的水平上，从而使得能够根据关于微正则能量窗口中任何本征态的知识来计算热均值。

  生物质燃烧对大气甲烷中　碳-13含量增多的贡献

  在南极Dronning Maud Land钻取的EPICA冰芯已被用来获取关于整个上个冰期—间冰期过渡阶段甲烷中碳同位素比的一个记录。这些数据表明，大气甲烷中的碳从同位素比来看要比在气候较冷的时期重得多。生物质燃烧是碳-13含量显著增多的甲烷的唯一已知来源，而将富含碳-13的甲烷数据与早先的结果及“盒子模拟”方法结合起来所作分析表明，因生物质燃烧所产生的甲烷排放在整个冰期结束阶段大体保持不变，甲烷在大气中的寿命在气候较冷的时期有所缩短，湿地在变暖事件期间是甲烷的一个重要来源，但在较冷气候条件下并未对甲烷排放作出显著贡献。

  前后肢成形的控制

  Sonic hedgehog(Shh)是一种形态发生素，它在发育中的肢芽中形成一个梯度，控制指/趾身份。在本项研究中，Tickle及其同事发现了Shh在肢芽中的一个额外的功能，即控制细胞周期调控因子的表达，从而控制生长及确定指/趾分化梯度活动区域的大小。他们发现，当它们在小鸡肢芽中抑制Shh信号作用时，所有指/趾前体都形成了前肢结构。相比之下，当它们抑制细胞增殖时，所有前肢结构都丢失，所有指/趾前体都形成了后肢结构。他们还发现，Shh表达的持续时间由细胞增殖控制。能够将Shh的指/趾分化功能与其对细胞增殖的控制及指/趾分化区域的扩大脱开关系，将能够帮助了解先天性及演化性指/趾还原。

  微RNA治疗干预实验

  关于微RNA在正常发育及癌症、心脏病和代谢紊乱等疾病的基因调控中发挥中心作用的认识，促使研究人员提出，它们也许是治疗干预的可行目标。现在，研究人员首次在非人类灵长目动物中实现了高效的、持久的和可逆的微RNA沉寂。他们给非洲绿猴从腹膜内注射了一种修饰过的短RNA序列，该序列与一种微RNA(miR-122)结合，并阻断其功能，而这种微RNA则调控影响胆固醇水平的基因。研究人员观察到，绿猴血液中胆固醇水平被降低，降低程度与注射剂量有关，没有发现有毒迹象。从这一实验到治疗应用仍然有很大的距离。微RNA能在细胞中的很多基因上发挥作用，所以可能出现的毒性风险也是相当大的。

chemytwei

2008年4月24日《自然》杂志内容精选
耀变体的观测结果

  活动星系核中辐射大爆发的原因是一个长期未能揭开的谜。现在，Marscher等人报告了耀变体BL Lacertae的高分辨率射电图像和光偏振测量结果。耀变体是最极端的活动星系核，具有从吸积增长的超大黑洞以接近光速的速度发射出的方向相反的等离子体喷射流。这些喷射流被模拟为是由被黑洞的吸积盘或“惯性—框架—拖动”能层的差异转动所扭曲的磁场驱动的。此前，对喷射流形成的这一普遍性描述没有被证实。新的测量结果显示，在喷射流中有一个亮斑，它使得来自从光学频率到TeV γ-ray能量的辐射产生双耀斑。这表明，该事件是从一个有螺旋形磁场的区域开始的，与模型预测结果一致。

  两个奇异量子相的共存

  基本凝聚态物质物理学中两个最热门的话题分别是迪拉克相对论粒子和量子自旋霍尔相。实现其中任何一个现象的物质都很少见，但用铋—锑晶体所做的新的研究工作却表明，存在同时具有这两种性质的量子物质的一个新颖状态。迪拉克粒子迄今只在石墨烯中被发现，而且量子自旋霍尔相所需的拓扑边缘状态尚未直接观测到。现在，Hsieh等人通过对简单晶体系统Bi1-xSbx的实验观测发现，这两个奇异的量子相是共存的，是高度耦合的。这种“拓扑金属”也许能够应用于开发下一代量子计算装置。

  声子效应不是造成电子状态

  色散关系异常的唯一原因

  尽管人们进行了20多年的研究，但铜氧化物中高温超导性的起源仍然不很清楚。ARPES(角分辨光电子能谱)实现显示，在电子状态的色散关系中存在一个异常。科学家们希望这种异常会成为了解高温超导性的关键。人们曾提出，声子是造成这种异常的一个可能原因。Giustino等人报告了关于声子在LSCO中所起作用的“第一原理”计算结果。他们发现，由声子诱导的电子能量及费米速度的重正化几乎比在光电效应实验中所观测到的效应小一个数量级，从而排除了大体积LSCO中电子—声子互动为所测量到的异常现象的排他性起源的可能性。

  始新世/渐新世过渡时期冰川化与

  海洋酸度变化的联系

  在过去1亿年间，地球系统最剧烈的扰动之一是，在距今大约3400万年前的始新世/渐新世边界附近南极冰川化的迅速开始。这一气候过渡伴随着方解石补偿深度(来自表面海水的碳酸钙的输入速度等于溶解速度的海洋深度)的增加，但将冰川化与方解石补偿深度联系起来的机制仍然不清楚。Merico等人利用一个全球生物地球化学盒子模型，对提出用来解释始新世/渐新世过渡的不同假设进行了验证。他们发现，只有大陆架到深海的碳酸盐分隔才能解释在碳同位素组成和海床上碳酸钙积累两方面所观测到的变化。这项工作为了解在这一重要气候过渡时期将冰川化与海洋酸度变化联系起来的机制提供了新的线索。

  地幔压力体系中

  水与硅酸盐的混合

  在地球地幔压力体系的大部分地方，含水硅酸盐溶化物的结构和物理性质及水在这些溶化物中的溶解度究竟如何，我们基本上仍然不清楚。在低压下，水的溶解度随压力增加迅速增加，而且水对固相线温度、密度、黏度和电导性都有很大影响。Mookherjee等人报告了对含水硅酸盐溶化物所作的“第一原理”分子动态模拟结果，发现压力对水成分的形成有深远影响。他们推断，水成分的形成从在低压时被羟基和水分子支配变为在高压下的扩展结构。本文作者们将结构的这一变化与关于水—硅酸盐体系在高压下越来越理想的发现联系了起来，这说明水与硅酸盐几乎在整个地幔压力体系中都是可以混合在一起的。

  昆虫的气味受体

  在从蠕虫到人类在内的很多生物中，嗅觉提示是由7种跨膜受体的大家族来探测的，这些受体此前一直被划分为G-蛋白耦合受体。然而，昆虫形成了非常简单而有效的嗅觉，在这种嗅觉中，气味受体需要第二个成分才能正确发挥功能，该成分便是“铁通道形成伴护蛋白Or83b”。在本期所发表的两篇相关论文的第一篇，Sato等人发现，这些异型受体形成受配体门控的阳离子通道，它们并不依赖于G-蛋白耦合的第二种信使；他们猜测，其他7种跨膜受体也许能够表现出类似的铁通道活性。Wicher等人发现，除了引导通道激活外，结合到气味受体上的配体还能引起G-蛋白耦合通道的激活。对于寻找昆虫气味受体抑制剂、在可能的情况下将其用于控制蚊子等携带疾病的昆虫寻找宿主的行为的研究工作来说，这项工作有参考价值。

  类脂能调控葡萄糖水平

  人们知道，只要小肠中有类脂，就能使啮齿类和人类的营养吸收减少，因为类脂可以激活小肠—大脑神经轴。最近的研究表明，大脑能够直接探测血液中的类脂，以抑制葡萄糖的生成，从而通过一个大脑—肝脏神经轴来维持啮齿类的葡萄糖体内平衡。现在，研究工作首次表明，小肠上层类脂能够通过一个小肠—大脑—肝脏神经回路迅速抑制葡萄糖生成。用大鼠所作实验表明，进入小肠的类脂或脂肪能够触发传入大脑的神经信号，后者随后将信号发送到肝脏，以降低葡萄糖的生成和血糖水平，用时不到15分钟。但食用高脂肪食物仅仅三天，就能干扰这一信号，使其失去作用，不能再向其他器官发出降低血糖水平的信号。这让我们看到，降低肥胖症或糖尿病患者葡萄糖或血糖水平有更有效的方法。